Ако и когато решим да отидем на Марс (и да останем там), марсианските заселници ще се изправят пред някои сериозни предизвикателства. За един, планетата е изключително студена в сравнение със Земята, средно при около -63 ° C (-82 ° F), което е сравнимо със студена нощ в Антарктида. На всичкото отгоре има невероятно тънката атмосфера, която не е дишаща за хората и земните същества. Прибавете към това излъчването и започвате да виждате защо уреждането на Марс ще бъде трудно.
Но както се казва, необходимостта е майката на изобретението. И за да стимулира процеса на изобретение, НАСА си партнира с университета в Бордли в Пеория, за да стартира състезанието с 3D отпечатано хабитатно стогодишно предизвикателство. Като част от стогодишните предизвикателства на НАСА, които са спонсорирани от мисията на космическите технологии, наскоро този конкурс присъди 100 000 долара наградни пари на пет екипа за техните дизайнерски концепции.
Столетните предизвикателства на НАСА бяха инициирани през 2005 г., за да се ангажира пряко обществеността и да се произведат революционни приложения за предизвикателства в космическите проучвания. Програмата предлага поощрителни награди за стимулиране на иновациите в основни и приложни изследвания, разработване на технологии и демонстрация на прототипи. За да управлява конкуренцията, университетът в Брадли си партнира със спонсори Caterpillar, Bechtel и Brick & Mortar Ventures.
За състезанието участниците получиха задача да създадат дигитални изображения на физическите и функционални характеристики на марсиански хабитат, използвайки специализирани софтуерни инструменти. Експертна група от НАСА, академични и индустриални експерти присъждаха на екипа точки въз основа на различни критерии, които определят колко наградни пари има всеки печеливш отбор. От 18 кандидатури от цял свят бяха избрани 5 екипа.
В зависимост от това колко наградни пари бяха наградени, печелившите отбори бяха:
- Отборен зофер от Роджърс, Арканзас - $ 20 957,95
- AI. SpaceFactory на Ню Йорк - $ 20 957,24
- Кан-Йейтс от Джаксън, Мисисипи - $ 20 622,74
- SEArch + / Apis Cor от Ню Йорк - $ 19 580,97
- Северозападен университет в Еванстън, Илинойс - $ 17 881,10
Конкурсът за проектиране набляга на всички предизвикателства, които би довело до изграждането на поддържащ живот местообитание на Марс, което включва самите разстояния и разликите в атмосферата и пейзажите. Накратко, екипите се нуждаеха да създадат местообитания, които да бъдат изолирани и херметични и да могат да бъдат изградени и с помощта на местни материали (ака. Използване на място на ресурси).
Състезанието започна през 2014 г. и е структурирано в три фази. За фаза 1, конкурса за дизайн (който беше завършен през 2015 г. с награда от 50 000 долара), екипите бяха длъжни да представят представяне на предложеното им местообитание. Фаза 2, Конкурсът на структурните членове, се фокусира върху материалните технологии и изисква екипите да създадат структурни компоненти. Тази фаза бе завършена през 2017 г. с наградна чанта в размер на 1,1 милиона долара.
Във фаза 3, състезанието по местообитанията на място - което е текущата фаза на състезанието - състезателите бяха натоварени с изработени подмащабни версии на техните местообитания. Тази фаза има пет нива на конкуренция, които се състоят от две виртуални нива и три строителни нива. За първите, екипите бяха натоварени със задачата да използват софтуера за строително информационно моделиране (BIM) за проектиране на хабитат, който комбинира всички структурни изисквания и системи, които трябва да съдържа.
За строителните нива ще се изисква екипите да произвеждат автоматично отпечатани 3D елементи на местообитанието, което завършва с отпечатано хабитат с една трета за крайното ниво. До края на тази фаза екипите ще получат наградни пари от портмонета в размер на 2 милиона долара. Както Монси Роман, мениджърът на програмата за стогодишни предизвикателства на НАСА, заяви в неотдавнашно изявление на НАСА за пресата:
„Радваме се да видим успеха на тази многообразна група отбори, които са се подходили към това състезание в свои собствени уникални стилове. Те не просто проектират структури, а проектират местообитания, които ще позволят на нашите космически изследователи да живеят и да работят на други планети. Радваме се да видим дизайна им да оживее, докато конкуренцията върви напред. “
Победителите включиха концепцията на екипа Zorphues за модулно местообитание, вдъхновено от биологичните структури тук, на Земята. Процесът на изграждане започва с почва (която също е мобилна фабрика за печат), достигаща до повърхността и сканиране на околната среда, за да намери добра „зона за печат“. След това той минава над тази зона и използва роувъри за събиране на материали, след което се запечатва към земята, за да осигури среда за печат под налягане.
След това основният модул се сглобява, като се използват предварително изработени компоненти (като въздушни затвори, прозорци, атмосферно управление, тоалетни, мивки и т.н.), а структурата се отпечатва около него. След това принтерът се придвижва до съседно място и отпечатва друг модул по същия метод. След време редица местообитания са свързани с основния модул, който осигурява пространства за живот, отдих, производство на храни, научни изследвания и други дейности.
За своята концепция екипът за второ място (Team AI. SpaceFactory) избра вертикално ориентиран цилиндър като най-ефективната форма за тяхното местообитание на Марша. Според екипа, този дизайн е не само идеалната среда за налягане, но и увеличава максимално използваното пространство, позволява структурата да бъде разделена вертикално въз основа на дейности, добре подходяща за 3-D печат и заема по-малко повърхностно пространство.
Екипът също е проектирал своето местообитание за справяне с температурните промени на Марс, които са значителни. Тяхното решение беше да проектират цялата конструкция като фланцова обвивка, която се движи върху плъзгащи лагери в основата си в отговор на температурните промени. Структурата е също двойна обвивка, като външната обвивка (под налягане) е отделена изцяло от вътрешното местообитание. Това оптимизира въздушния поток и позволява светлината да се филтрира към целия хабитат.
На следващо място е местообитанието Хан-Йейтс, което екипът е проектиран да бъде специално пригоден да издържа на прашни бури и суров климат на Червената планета. Този кураподобен купол се състои от кацател, който би се устроил в екваториалния регион, след което отпечатва основен и основен слой, използвайки местни материали. След това печатащото рамо ще премине вертикално, за да започне да отпечатва обвивката и подовете.
Външната обвивка е осеяна с прозорци, които позволяват добре осветена среда, външната обвивка е отделена от сърцевината, а формата на конструкцията е проектирана така, че да се осигури, че около конструкцията текат прашни бури. На четвърто място се намира къщата на Марс X на SEArch + / Apis Cor, хабитат, създаден да осигурява максимална радиационна защита, като същевременно осигурява естествена светлина и връзки с марсианския пейзаж.
Местообитанието е конструирано от мобилни роботизирани принтери, които са разположени от едноетапна машина за многократна употреба Hercules. Дизайнът е вдъхновен от скандинавската архитектура и използва „светлинни лъжички“ и отвори за гледане на нивото на пода, за да гарантира, че слънчевата светлина в северните ширини го превръща в интериора. Двете външни (и припокриващи се) черупки приютяват жилищните зони, които се състоят от две надуваеми помещения с прозрачен СО2 надути джобове на прозореца.
Пето място отиде на отбора от Северозападния университет за тяхното местообитание Martian 3Design, което се състои от вътрешна сфера със затворен корпус и външен параболичен купол. Според екипа този хабитат осигурява защита от марсианските елементи чрез три конструктивни характеристики. Първият е вътрешната форма на конструкцията, която се състои от кръгла основа, надуваем съд под налягане, който служи като основна жилищна зона, и външната обвивка.
Втората характеристика е системата за влизане, която се простира от противоположните краища на конструкцията и служи като входове и изходи и може да осигури кръстовища с бъдещи шушулки. Третата характеристика са напречните греди, които са структурната основа на купола и са оптимизирани за натоварване под налягане при марсианска гравитация и атмосферни условия и осигуряват непрекъсната защита от радиация и елементи.
Вътрешното оформление се базира на хабитата на NASA Hawai за космически изследвания и симулация (HI-SEAS) и е разделено между „влажни зони“ и „сухи зони“. Тези зони са разположени на противоположните страни на местообитанието, за да се оптимизира използването на ресурсите, като се концентрират в тях от едната страна (вместо да ги пускат през това местообитание), а пространството е разделено и от централна прибираща се стена, която разделя вътрешността на обществени и частни зони.
Заедно тези концепции въплъщават целите на тридесетгодишното предизвикателство за обитаване на хабитатите, което е да се използват таланти на изобретатели на граждани за разработване на технологии, необходими за изграждане на устойчиви убежища, които ще позволят на хората да живеят на Луната, Марс и извън нея , Както Лекс Акерс, декан на колежа за инженерни и технологични технологии в Университета Брадли, заяви:
„Насърчаваме широк кръг хора да излязат с иновативни дизайни за това как те предвиждат местообитание на Марс. Виртуалните нива позволяват на отбори от гимназии, университети и фирми, които може да нямат достъп до големи 3D принтери, все още да са част от състезанието, защото могат да се обединят с тези, които имат достъп до такава техника за крайното ниво на състезанието . "
Продължавайки в традицията на Стогодишните награди, НАСА търси обществена ангажираност с този конкурс за насърчаване на интереса към космическото проучване и справяне с бъдещите предизвикателства. Той също така се стреми да използва нови технологии, за да реши много инженерни, технически и логистични проблеми, представени от космическите пътувания. Някой ден, ако и когато хората живеят на Луната, Марс и други места в Слънчевата система, местообитанията, които наричат дома, биха могли да бъдат работа на студенти, изобретатели на граждани и космически ентусиасти.
За повече информация относно 3-D Pinrted Habitat Challenge, вижте уеб страницата на конкуренцията.
