3D друковані табори на Місяці - Sciences et Avenir

Опубліковано 01.12.2019 об 11:00

Як ми переживаємо екстремальні умови, що регулюють наш супутник? Притулившись до модулів, надрукованих у форматі 3D із місцевих матеріалів, як пропонується цим проектом архітекторів, нагородженим НАСА у травні 2019 року.

Проект, розроблений агентством AI SpaceFactory, передбачає використання нового матеріалу - полімеру, отриманого з рослин, вирощених на місці.

ФОТО: AI SPACEFACTORY/PLOMP

Довгаста будівля темного кольору, яка дивно нагадує яйцеподібні судини у фільмі Дениса Вільнева «Перший контакт»: це Марша, проект, розроблений нью-йоркською архітектурною фірмою AI SpaceFactory. 6 травня 2019 року він виграв конкурс "Наса 3D", роздрукований Habitat Challenge, конкурс, започаткований у 2015 році американським космічним агентством та Університетом Бредлі в Пеорії (штат Іллінойс), в якому взяли участь 60 учасників. Для НАСА йшлося про вироблення нових архітектурних та технологічних рішень з метою одного дня створення стійких таборів "на Місяці, Марсі та за її межами". Оскільки, якщо архітектура відіграє важливу роль на Землі, це стає вирішальним для виживання екіпажів у позаземних світах, де атмосфера відсутня або повітря не дихає, колосальні перепади температур - від 120 ° C до -170 ° C на Місяці - і шкідливі сонячні вітри.

Конкурс проходив поетапно: подання проекту, створення структурних компонентів, адаптованих до місячного та марсіанського середовища, проектування житлової площі 92,9 квадратних метрів, призначеного для розміщення чотирьох космонавтів протягом 12 місяців; і, остання фаза, виготовлення моделі в масштабі 1/3. Це відбулось у травні минулого року в Навчально-демонстраційному центрі Caterpillar в Едвардсі, штат Іллінойс. Протягом тридцяти годин, без жодної допомоги людини, 3D-принтер AI SpaceFactory виготовив прототип висотою 4,6 метра, пробитий трьома отворами.

Проект здивував. До того часу концепції місячних і марсіанських будівель були більш-менш схожими: куполи або поховані споруди, пріоритетом було захистити себе від вітрів, пропонуючи їм якомога менше стиску, і ізолювати себе від випромінювання. установки з товстим шаром місячного реголіту або марсіанського грунту. AI SpaceFactory обрав здоровий глузд. У невідомому середовищі, пояснюють його дизайнери, краще мати мінімальний відбиток, щоб 3D-принтер, оснащений телескопічним вертикальним важелем, рухався якомога менше, обмежуючи ризик дефектів.

Водний матрац проти космічного випромінювання

Конкурс проходив поетапно: подання проекту, створення структурних компонентів, придатних для місячного та марсіанського середовища, проектування житлової площі 92,9 квадратних метрів, призначеного для розміщення чотирьох космонавтів протягом 12 місяців; і, остання фаза, виготовлення моделі в масштабі 1/3. Це відбулось у травні минулого року в Навчально-демонстраційному центрі Caterpillar в Едвардсі, штат Іллінойс. Протягом тридцяти годин, без жодної допомоги людини, 3D-принтер AI SpaceFactory виготовив прототип висотою 4,6 метра, пробитий трьома отворами.

Водний матрац проти космічного випромінювання

Сам салон має форму двокорпусної системи, що дозволяє як протистояти чергуванню важких епізодів розширення та стиснення матеріалів внаслідок коливань температури Марса, так і краще ізолювати житлові приміщення. Функціональні зони розподілені на чотирьох рівнях, обслуговуються м’яко вигнутими сходами, що оптимізують простір між двома корпусами. Ціле освітлене отворами, розподіленими таким чином, щоб охоплювати 360-градусну панораму з розрахунку одне вікно на поверх. Природне світло також розсіюється з даху, складається з шарів скла, розділених водним матрацом - необхідним екраном для захисту екіпажу від космічного випромінювання. Штучне освітлення дозволяє реконструювати спектр і добовий ритм земних днів.

Справа з Реголітом та базальтами

Проект AI SpaceFactory також оригінально реагував на одну з вимог конкурсу: використання ресурсів in situ. Правило, яке керується принципом реальності: для завантаження матеріалів, що доставляються на Місяць або Марс, потрібно безпечне надходження в п’ять-десять разів більшої маси палива. Це приголомшлива ціна, яка могла б закріпити будь-яку місячну базову програму, а то і більше марсіанців. Тому ми повинні розставити пріоритети над відправленням роботів і задовольнитися місцевими ресурсами, реголітом або базальтами. AI SpaceFactory розробила "марсіанський полімер", композит базальту, видобутого з марсіанських порід та полімолочної кислоти, отриманий в результаті ферментації рослин, які раніше вирощували на місці. Для виготовлення цього біопластика, що переробляється, не потрібна вода. "Після проходження випробувань НАСА на тиск, дим і удари було виявлено, що цей матеріал є міцнішим і довговічнішим, ніж його конкретні конкуренти", - говорить команда AI SpaceFactory. Лабораторні випробування також показали його ізолюючу здатність, стійкість до повторних циклів заморожування-відтавання та дуже добре поглинання космічного випромінювання.

Завдяки своїй низькій атомній вазі, пластмаси справді є ефективним екраном "для обмеження вторинного випромінювання через вплив частинок на атоми екранування", - розповідає Марк Ріньї, інженер Airbus, у статті, опублікованій Аеронавігаційною асоціацією. у Франції. Дійсно, матеріал, складений з важких елементів, підданих високоенергетичному іонізуючому випромінюванню, буде генерувати вторинне випромінювання, що складається із сміття з ядер, що зазнають ударів, що може виявитися більш шкідливим, ніж випромінювання " З ризиком для мешканців захворіти на рак.

На основі цих двох років, витрачених на розробку своїх технологій, нью-йоркське агентство зараз хоче просувати свої "позапланетні" ноу-хау, щоб запропонувати ... недорогі наземні середовища існування. Ця адаптація Marsha, що називається Tera, також буде надрукована на природних та біологічно розкладаються матеріалах, базальтах і земних культурах: стійка альтернатива бетону та сталі, які генерують 9% викидів вуглецю на планеті.

Неповнолітні роботи як розвідники

Створення села на Місяці, "Місячного села": це захоплююча ідея, яку в 2015 році розпочав Ян Вернер, генеральний директор Європейського космічного агентства. Але за формулою ховається більш приземлена реальність. Йдеться не про "будівництво будинків, церкви та кінотеатру ...", заявляв зацікавлений у жовтні минулого року, а про "проект, відкритий для кількох партнерів". Або група інженерів, архітекторів та промисловців, які працюють над розробкою технологій, які можуть бути використані для побудови місячної бази завтрашнього дня. Спочатку це були б роботи, керовані штучним інтелектом, відповідальними за експлуатацію корисних копалин, видобуток палива для поїздок на Марс або побудову інфраструктури іншої бази, населеної цією.

З цієї точки зору американська архітектурна фірма Skidmore, Owings and Merrill у партнерстві з ESA та Массачусетським технологічним інститутом (MIT) у квітні минулого року представила справжній проект місячної колонії! Останній буде встановлений на краю кратера Шеклтон, біля Південного полюса, щоб скористатися майже безперервним світлом, яке панує там цілий рік. Відкладення водяного льоду в кратері дозволило б виробляти водень і кисень, необхідні для забезпечення колоністів дихаючим повітрям, а марсоходів та інших суден - паливом. Колонія складається з три- або чотириповерхових надувних модулів під тиском, захищених оболонками на основі реголіту, що забезпечують стійкість до екстремальних температур, снарядів, пилу та сонячного випромінювання. Модулі, згруповані в квартали, пов'язані захищеними проходами.

Все-таки таке «Місячне село» не на завтра! Це бачення є частиною роздумів ЄКА щодо розвідки ... після 2050 року.

Ця стаття виходить зі спеціального випуску Science et Avenir "Наука будівельників", опублікованого в липні/серпні 2019 року.