Ja un kad mēs nolemsim doties uz Marsu (un tur palikt), Marsa apmetnes iedzīvotāji saskarsies ar dažiem nopietniem izaicinājumiem. Pirmkārt, planēta ir ārkārtīgi auksta salīdzinājumā ar Zemi, vidēji temperatūrā -63 ° C (-82 ° F), kas ir salīdzināma ar auksto nakti Antarktīdā. Turklāt šeit ir neticami atmosfēra, kas neelpo cilvēkus un zemes radības. Pievienojiet tam starojumu, un jūs sākat saprast, kāpēc būs grūti apmesties uz Marsa.
Bet, kā sakot, nepieciešamība ir izgudrojuma māte. Lai stimulētu izgudrošanas procesu, NASA sadarbojas ar Bredlija Peorijas universitāti, lai izsludinātu 3D izdrukāto biotopu simtgades izaicinājumu konkursu. Kā daļa no NASA simtgades izaicinājumiem, kurus sponsorē Kosmosa tehnoloģiju misijas direktorāts, šis konkurss nesen piecām komandām piešķīra 100 000 USD balvu naudu par to dizaina koncepcijām.
NASA simtgades izaicinājumi tika uzsākti 2005. gadā, lai tieši iesaistītu sabiedrību un radītu revolucionāras programmas kosmosa izpētes izaicinājumiem. Programma piedāvā stimulējošas balvas, lai stimulētu jauninājumus pamata un lietišķajos pētījumos, tehnoloģiju izstrādē un prototipu demonstrācijā. Lai administrētu sacensības, Bredlija universitāte sadarbojās arī ar sponsoriem Caterpillar, Bechtel un Brick & Mortar Ventures.
Sacensībām dalībniekiem tika uzdots izveidot Marsa biotopu fizisko un funkcionālo īpašību digitālos attēlojumus, izmantojot specializētus programmatūras rīkus. NASA, akadēmisko un nozares ekspertu grupa piešķīra komandas punktiem, pamatojoties uz dažādiem kritērijiem, kas noteica, cik lielu balvu naudu ieguva katra uzvarētāja komanda. No 18 iesniegumiem no visas pasaules tika atlasītas 5 komandas.
Lai noteiktu naudas balvu summu, uzvarējušās komandas bija:
- Komanda Zopherus no Rogers, Arkanzasa - 20 957,95 USD
- AI. Ņujorkas SpaceFactory - USD 20 957,24
- Kahn-Yates of Jackson, Misisipi - 20 622,74 USD
- Ņujorkas SEArch + / Apis Cor - USD 19 580,97
- Evanstonas ziemeļrietumu universitāte, Ilinoisa - USD 17 881,10
Projektēšanas konkursā tiek uzsvērti visi izaicinājumi, kas varētu rasties dzīvību atbalstošas dzīvotnes izveidošanai uz Marsa, ieskaitot lielos attālumus un atšķirīgās atmosfēras un ainavas. Īsāk sakot, komandām bija jāizveido biotopi, kas būtu izolēti un hermētiski, un kurus varētu arī izveidot, izmantojot vietējos materiālus (pazīstams arī kā in-situ resursu izmantošana).
Konkurss sākās 2014. gadā, un tas ir veidots trīs posmos. 1. fāzes, dizaina konkursa (kas tika pabeigts 2015. gadā ar balvu naudas summu 50 000 USD), komandām bija jāiesniedz piedāvātā dzīvotnes atveidojums. 2. posms, strukturālais dalībnieku konkurss, koncentrējās uz materiālu tehnoloģijām un nepieciešamajām komandām, lai izveidotu strukturālus komponentus. Šis posms tika pabeigts 2017. gadā ar naudas balvu 1,1 miljona dolāru vērtībā.
3. posmam biotopu konkurss uz vietas, kas ir pašreizējais sacensību posms, konkurentiem tika uzdots izgatavot viņu biotopu apakšizmēra versijas. Šajā posmā ir pieci konkurences līmeņi, kas sastāv no diviem virtuāliem līmeņiem un trim konstrukcijas līmeņiem. Iepriekšējiem komandām tika uzdots izmantot programmatūru Building Information Modeling (BIM), lai izstrādātu biotopu, kas apvieno visas strukturālās prasības un sistēmas, kurām tajā jābūt.
Konstrukcijas līmeņiem komandām būs patstāvīgi jāizgatavo 3D izdrukāti biotopu elementi, kulminācija sasniedzot trešās daļas drukātu biotopu galīgajam līmenim. Līdz šī posma beigām komandām tiks piešķirta naudas balva no 2 miljonu dolāru naudas maka. Kā nesenā NASA paziņojumā presei sacīja NSI “Centennial Challenges” programmu vadītājs Monsi Romans:
“Mēs ar prieku redzam panākumus šai daudzveidīgajai komandu grupai, kas šim konkursam tuvojās pēc sava unikālā stila. Tie nav tikai konstrukciju projektēšana, bet gan tādu dzīvotņu projektēšana, kas ļaus mūsu kosmosa pētniekiem dzīvot un strādāt uz citām planētām. Mēs esam priecīgi redzēt, ka viņu dizaini atdzīvosies, konkursam virzoties uz priekšu. ”
Uzvarētāju vidū bija komandas Zorphues koncepcija par modulāru biotopu, kuru iedvesmojušas bioloģiskās struktūras šeit uz Zemes. Būvēšanas process sākas ar zemētāju (kas vienlaikus ir arī mobilā drukas rūpnīca), kas nonāk virsmā un noskenē vidi, lai atrastu labu “drukas laukumu”. Pēc tam tas staigā pa šo teritoriju un izvieto maršrutētājus, lai savāktu materiālus, pēc tam aizzīmogo uz zemes, lai nodrošinātu drukātu vidi ar spiedienu.
Pēc tam galveno moduli saliek, izmantojot iepriekš sagatavotas sastāvdaļas (piemēram, gaisa aizslēgus, logus, atmosfēras kontroli, tualetes, izlietnes utt.), Un struktūra tiek apdrukāta ap to. Pēc tam printeris pats dodas uz blakus esošo vietu un, izmantojot to pašu metodi, izdrukā citu moduli. Laika gaitā ar galveno moduli ir saistīti vairāki biotopi, kas nodrošina telpas dzīvošanai, atpūtai, pārtikas ražošanai, zinātniskiem pētījumiem un citām darbībām.
Viņu koncepcijai otrās vietas komanda (Team AI. SpaceFactory) izvēlējās vertikāli orientētu cilindru kā visefektīvāko sava Marsha dzīvotnes formu. Pēc komandas domām, šī konstrukcija ir ne tikai ideāla spiediena vide, bet arī palielina izmantojamās telpas daudzumu, ļauj struktūru vertikāli sadalīt, pamatojoties uz darbībām, ir labi piemērota 3D drukāšanai un aizņem mazāk virsmas laukums.
Komandas ir arī izstrādājušas savu dzīvotni, lai rīkotos ar Marsa temperatūras izmaiņām, kuras ir nozīmīgas. Viņu risinājums bija visu struktūru noformēt kā atloku apvalku, kas pārvietojas uz bīdāmiem gultņiem pie tā pamatnes, reaģējot uz temperatūras izmaiņām. Struktūra ir arī dubultā čaula, ar ārējo (spiediena) apvalku pilnībā atdalītu no iekšējā biotopa. Tas optimizē gaisa plūsmu un ļauj gaismai filtrēties visā biotopā.
Nākamais ir Khan-Yates biotops, kuru komanda bija īpaši izstrādājusi, lai izturētu putekļu vētru un skarbo klimatu uz Sarkano planētu. Šis koraļļiem līdzīgais kupols sastāv no zemējuma, kas novietots ekvatoriālajā reģionā, pēc tam, izmantojot vietējos materiālus, izdrukā pamata un pamatnes kārtu. Pēc tam drukas daļa vertikāli mainās, lai sāktu apvalka un grīdu drukāšanu.
Ārējais apvalks ir ar radzēm, kas nodrošina labi apgaismotu vidi, ārējais apvalks ir nodalīts no serdes, un konstrukcijas forma ir veidota tā, lai nodrošinātu, ka putekļu vētras plūst ap konstrukciju. Ceturtajā vietā bija SEArch + / Apis Cor's Mars X māja, biotops, kas izveidots, lai nodrošinātu maksimālu aizsardzību pret radiāciju, vienlaikus nodrošinot arī dabisko apgaismojumu un savienojumus ar Marsa ainavu.
Biotopu veido mobilie robotu printeri, kas izvietoti no Hercules vienpakāpes atkārtoti izmantojamā pavada. Dizains ir iedvesmots no Ziemeļvalstu arhitektūras, un tajā tiek izmantoti “gaismas liekšķeres” un grīdas līmeņa skata atveres, lai nodrošinātu, ka saules gaisma ziemeļu platuma grādos iekļūst interjerā. Divos ārējos (un pārklājošos) apvalkos ir dzīvojamās zonas, kas sastāv no divām piepūšamām telpām ar caurspīdīgu CO2 piepūstas logu kabatas.
Piektā vieta tika piešķirta komandai no Ziemeļrietumu universitātes, lai iegūtu Marsa 3Design biotopu, kas sastāv no slēgtas iekšējās sfēras korpusa un ārējā paraboliskā kupola. Pēc komandas domām, šis biotops nodrošina aizsardzību no Marsa elementiem, izmantojot trīs dizaina iezīmes. Pirmais ir struktūras iekšējā forma, kas sastāv no apaļa pamata, piepūšamas spiedtvertnes, kas kalpo kā galvenā dzīvojamā platība, un ārējā apvalka.
Otra iezīme ir ieejas sistēma, kas stiepjas no konstrukcijas pretējiem galiem un kalpo kā ieejas un izejas, un varētu nodrošināt krustojumus ar nākamajiem statņiem. Trešā iezīme ir šķērssijas, kas ir kupola strukturālais mugurkauls un ir optimizētas spiediena slogošanai Marsa gravitācijas un atmosfēras apstākļos, kā arī nodrošina pastāvīgu aizsardzību pret starojumu un elementiem.
Interjera izkārtojums ir balstīts uz NASA Hawai’i Space Exploration Analog and Simulation (HI-SEAS) biotopu un ir sadalīts starp “mitrām vietām” un “sausām zonām”. Šīs teritorijas ir novietotas biotopu pretējās pusēs, lai optimizētu resursu izmantošanu, koncentrējoties tajos vienā pusē (nevis lai tie stātos pa visu šo biotopu), un telpu arī sadala centrāla, ievelkama siena, kas interjeru atdala sabiedriskās un privātās teritorijas.
Kopā šie jēdzieni iemieso 3D izdrukāto biotopu simtgades izaicinājuma mērķus, proti, izmantot pilsoņu izgudrotāju talantus, lai izstrādātu tehnoloģijas, kas vajadzīgas ilgtspējīgu patversmju izveidošanai, kas vienas dienas laikā ļaus cilvēkiem dzīvot uz Mēness, Marsa un ārpus tā. . Kā sacījis konkursa dalībnieks Bredlija universitātes Caterpillar inženierzinātņu un tehnoloģiju koledžas dekāns Leks Akers:
“Mēs mudinām plašu cilvēku loku nākt klajā ar novatoriskiem dizainparaugiem, kā viņi iedomājas dzīvotni uz Marsa. Virtuālie līmeņi ļauj joprojām piedalīties konkursā komandām no vidusskolām, universitātēm un uzņēmumiem, kurām, iespējams, nav piekļuves lieliem 3D printeriem, jo viņi var sacensties ar tiem, kuriem ir pieeja šādai tehnikai, lai sasniegtu sacensību galīgo līmeni. . ”
Turpinot Simtgades balvu tradīciju, NASA vēlas, lai sabiedrība iesaistītos šajā konkursā, lai veicinātu interesi par kosmosa izpēti un risinātu nākotnes izaicinājumus. Tā mērķis ir arī piesaistīt jaunas tehnoloģijas, lai atrisinātu daudzas inženiertehniskas, tehniskas un loģistikas problēmas, ko rada kosmiskais ceļojums. Kādu dienu, ja un kad cilvēki dzīvo uz Mēness, Marsa un citām Saules sistēmas vietām, dzīvotnes, kuras viņi sauc par mājām, ļoti labi varētu būt studentu, pilsoņu izgudrotāju un kosmosa entuziastu darbs.
Lai iegūtu papildinformāciju par 3-D Pinrted Habitat Challenge, apskatiet sacensību vietni.
