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火星居住地 3D 打印赛有了最终入围者,NASA 公布 3 套户型图

罗骢2019-04-07 06:50:36

火星登陆计划也可能被提前到 2033 年

马特·达蒙在《火星救援》中饰演一名在火星上艰难生存的宇航员。现在,美国宇航局 NASA 希望解决在火星上长期居住的问题。

4 月 2 日,NASA 公布一项名为“3D 打印居住地挑战赛”决赛入围名单。该项比赛开始于 2014 年,是 NASA 百年火星挑战赛的重要部分。NASA 邀请科研专家、工程师和大学实验室利用 3D 打印设计火星环境下的居住地方案。

比赛分阶段进行,目前处于软件建模阶段。NASA 从 10 只队伍中评选出前 3 名的获奖者,入围最终实物模型评比。今年 5 月,决赛选手要按缩小尺寸,将居住建筑 3D 打印出来,决出最终的火星居住方案。

NASA 要求参赛建筑至少有 93 平米,可供 4 人居住一年。 参赛者要考虑方案可实现性,包括建筑材料的获取;构建难易性;对恶劣环境的防护程度;居住者的身心健康。这些建筑必须完全可由 3D 打印而成,让登陆火星的宇航员可以快速搭建入住。

获得第三名的方案来自康涅狄格州 Mars Incubator ,一支由工程师和艺术家组成的队伍。方案使用了大量正五边形和正六边形的片状单元。每片版由聚乙烯塑料制成,中间包含抗冲击纤维增加强度,避免火星沙尘冲击和辐射。

主居住建筑是一个正三十二面体空间,内含实验室,起居空间和生命循环系统。搭配前庭(用于进入火星环境)、工具区、蔬菜培养区(外壁大面积开窗)。4 个足球体空间锚固后通过人字形桥梁连接,构成一个小型建筑群。

这种片状单元尺寸统一,便于快速搭建,成为评选获第三名奖的理由。

阿肯色州的 Zopherus 队设计了两个外形像蒙古包的建筑,获得第二名。采用了仿生学设计思路,融入了蛛网、铁锭甲虫(拥有坚固外壳)、蜂网结构。Zopherus 正是铁锭甲虫的英文名。

Zopherus 首先会在火星上安置一个坚固的圆柱状生产仓,可抵御火星沙尘。派出机器人收集矿石、岩石、冰等物质就地取材,随后在生产仓内生产出支撑结构用的混凝土骨架。

生产仓会利用高密度聚乙烯 3D 打印出蛛网状结构的外立面,顶部弧度则模仿甲虫外壳,确保了居住舱的抗冲击强度。因火星表面温差巨大,会导致混凝土产生开裂,Zopherus 在外立面设计了遮阳层,减少温度向混凝土传递。

第一名由总部位于纽约的 SEArch + / Apis Cor 获得,奖金为 3.3 万美元。设计方案是一栋独特的高层建筑,这在 10 只参赛队伍中很少见。

扭曲烟囱造型的建筑名为火星 X 之家。其外壳设计采用混凝土和玄武岩纤维,材料可以从火星表面采集。建筑物最外侧采用网状结构进行加固。蓄水池被设计在建筑物的顶部,给予向下压力,确保建筑内外压力平衡。

三层建筑的表面还设计多扇窗户,由双层聚碳酸酯材料隔绝辐射。窗户的设计为保障居住者保持昼夜节奏,火星一日为 24小时 40 分钟,和地球接近。同时居住者还可以观察火星表面潜在的危险。

建筑物由外部走廊连通。走廊可以快速封锁,将三层区域进行隔离。高层建筑还面临制造高度的问题,SEArch + / Apis Cor 提出以升降机配合 3D 打印机械臂进行工作,加快制造速度。

NASA 正持续投入火星的探索计划。在本周二的国会听证会上,NASA 局长布里登斯廷表示,希望加快宇航员登陆火星计划。“我们希望 2033 年实现火星载人登陆,为了实现该目标,登月计划也将加快。”

火星和地球之间距离遥远,任何往返火星的航天任务至少需要两年时间,单到达火星就需要 6 个月时间。

目前,美国洞察者号正在火星表面进行探测工作。去年 11 月登陆火星的洞察者号的任务是探测火星的内部结构。下一代火星车 Mars 2020 将于明年 7 月发射。它是好奇心号的继任者,计划在 2021 年 2 月达到火星。此前超期工作 15 年的火星探测车机遇号已经停止工作。

“3D 打印居住地挑战赛”定于 5 月初公布决赛得奖者,剩余的这三只队伍必须 3D 打印出设计方案的小尺寸模型,在火星模拟的环境下测试,争夺 80 万美元的奖金。

文中图片和题图来源:NASA

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