Οι υπόγειοι βιότοποι έχουν γίνει πρόσφατα α επίκεντρο των προσπαθειών αποικισμού εκτός πλανήτη. Η προστασία από μικρομετεωρίτες, ακτινοβολία και άλλους πιθανούς κινδύνους κάνει τις υπόγειες τοποθεσίες επιθυμητές σε σύγκριση με τις επιφανειακές κατοικίες. Η οικοδόμηση τέτοιων υπόγειων κατασκευών παρουσιάζει μια πληθώρα προκλήσεων, το σημαντικότερο από τις οποίες είναι ο τρόπος κατασκευής τους. Μια ομάδα ερευνητών στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Ντελφτ (TUD) επεξεργάζεται ένα σχέδιο για την εξόρυξη υλικού και στη συνέχεια τη χρήση του για την εκτύπωση ενδιαιτημάτων. Όλα αυτά θα γίνονταν με μια ομάδα ρομπότ που σμήνη.
Η ιδέα πηγάζει από α ευκαιρία επιχορήγησης δημοσιεύτηκε από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος. Οι μαθητές στο Εργαστήριο Ρομποτικής Δόμησης (RB) στο TU Delft, με επικεφαλής Ο Δρ. Henriette Bier , ήταν ενθουσιασμένοι να συμμετάσχουν στην πρόκληση που επικεντρώνεται στην επιτόπια χρήση πόρων για κατασκευές εκτός της Γης. Η ομάδα RB, μαζί με ειδικούς στην επιστήμη των υλικών, τη ρομποτική και την αεροδιαστημική μηχανική υπέβαλαν μια ιδέα στην οποία χορηγήθηκαν 100 χιλιάδες ευρώ από την Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) για την ανάπτυξη μιας προκαταρκτικής απόδειξης της ιδέας.
Η προτεινόμενη προσέγγιση επικεντρώνεται στην ειδικότητα του εργαστηρίου –το ρομποτικό κτίριο– και έχει τέσσερα βασικά στοιχεία – την εκσκαφή του ρεγολίθου, την εκτύπωση ενός νέου οικοτόπου με τη χρήση μιας διαδικασίας κατασκευής προσθέτων, τον συντονισμό της εργασίας μεταξύ όλων των ρομπότ που θα χρειάζονταν για την ολοκλήρωση των εργασιών και τροφοδοτώντας τους καθώς και τον βιότοπο.
Έχει γίνει ανασκαφή ρεγολίθου με ρομπότ εξερευνηθεί προηγουμένως , αλλά συνήθως στο πλαίσιο της σελήνης. Διαφορετικά μοτίβα ανασκαφής είναι χρήσιμα για την κατασκευή διαφορετικών κατασκευών και το σχέδιο στο οποίο εστίασε η ομάδα RB ήταν μια κλίση προς τα κάτω. Μια τέτοια δομή θα μπορούσε να δημιουργήσει μια σταθερή, ασφαλή δομή μέσα σε ένα σχετικά μικρό αποτύπωμα στην επιφάνεια.
Παράδειγμα μερικών από τις αφαιρετικές εργαλειοδρομίες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να κοιλώσουν τις σήραγγες του οικοτόπου.
Πίστωση: Bier et al.
Η μοντελοποίηση των τάσεων και των παραμορφώσεων σε αυτή τη δομή είναι ένα βασικό συστατικό του τρέχοντος έργου μελέτης. Η ομάδα ανέπτυξε ένα πρωτότυπο σε κλίμακα 1 m x 1 m ενός θραύσματος με σχέδια που θα τους επέτρεπαν να δημιουργήσουν ασφαλείς και σταθερές περιοχές αποτελεσματικά. Ορισμένες από αυτές τις περιοχές σχεδιάστηκαν με γνώμονα την κατοίκηση, συμπεριλαμβανομένων των αποσπώμενων φυτών που θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν υδροπονικά φυτά.
Τόνοι πάνω σε τόνους ρεγολίθου θα πρέπει να αφαιρεθούν από οποιοδήποτε χώρο ανασκαφής πραγματικής κλίμακας. Αυτός ο ρεγόλιθος χρησιμοποιείται ως υλικό για την τρισδιάστατη εκτύπωση ενός σταθερού οικοτόπου. Αρχικά, η ομάδα σχεδίαζε να συνδυάσει το regolith με υγρό θείο για την παραγωγή σκυροδέματος. Αλλά αφού συμμετείχαν επιστήμονες υλικών και ένας βιομηχανικός συνεργάτης που ειδικεύεται στη ρομποτική εκτύπωση με τσιμέντο, κατέληξαν στη χρήση σκυροδέματος με βάση το τσιμέντο, αξιοποιώντας μερικούς από τους υδάτινους πόρους του Άρη. Ωστόσο, η δημιουργία του ίδιου του τσιμέντου απαιτεί μια υποδομή, επομένως οποιοδήποτε τέτοιο σχέδιο για τη χρήση του regolith θα πρέπει να περιμένει μέχρι να έχει ήδη εγκατασταθεί αυτή η υποδομή στον πλανήτη.
Βίντεο που συζητά πώς μπορεί να εφαρμοστεί η μεθοδολογία σμήνους για να βοηθήσει στην εξερεύνηση του Άρη.
Η δόμηση του ίδιου του οικοτόπου αποτελεί επίσης βασικό στοιχείο κατά τον σχεδιασμό του σχήματος που πρέπει να έχει τρισδιάστατη εκτύπωση . Η ομάδα εστίασε σε σχετικά πορώδεις κατασκευές, οι οποίες τους επέτρεψαν να χρησιμοποιούν λιγότερο υλικό στην κατασκευή του. Ωστόσο, οι κατασκευές εξακολουθούσαν να έχουν αξιοσημείωτα υψηλή αντοχή και ανθεκτικότητα και επίσης παρείχαν καλή μόνωση από τις κρούσεις ακτινοβολίας και μικρομετεωριτών που θέλει να αποφύγει η υπόγεια αποικία.
Μερικά από τα πλεονεκτήματα αυτής της προσέγγισης οφείλονται σε έναν από τους μεγαλύτερους μοχλούς καινοτομίας - τη συνεργασία. Το έργο συντονίζεται από το εργαστήριο RB, αλλά περιλαμβάνει εταίρους τόσο στο TUD όσο και εξωτερικούς εμπορικούς εταίρους. Αυτοί οι συνεργάτες φέρνουν εμπειρογνωμοσύνη στον τομέα της πολιτικής, της αεροδιαστημικής και της ρομποτικής μηχανικής και τεχνολογίες κατασκευής πρόσθετων για την ανάπτυξη της προσέγγισης κατασκευής ρομποτικών σμήνων .
Ένα παράδειγμα του οικοτόπου «ριζώματος» που θα είχε μια σχετικά μικρή εκτεθειμένη περιοχή στην επιφάνεια, αλλά θα παρείχε έναν μεγάλο κατοικήσιμο χώρο υπόγεια.
Πίστωση: Bier et al.
Αυτοί οι συνεργάτες θα πρέπει να συνεχίσουν να εργάζονται μαζί για μεγάλο χρονικό διάστημα προκειμένου να δουν αυτό το έργο να υλοποιείται τελικά στον Άρη. Ως επίδειξη τεχνολογίας, έχει ακόμη πολύ δρόμο να διανύσει μέχρι να γίνει αποδεκτό ως ιδέα αποστολής. Η Δρ. Bier και η ομάδα της ελπίζουν να συνεχίσουν να προωθούν την ιδέα και αναζητούν μελλοντικές ευκαιρίες χρηματοδότησης ως μέρος αυτής της αναπτυξιακής πορείας.
Με τύχη, τα ρομπότ με σμήνη και τα τρισδιάστατα τυπωμένα ενδιαιτήματα με βάση το τσιμέντο θα διαδραματίσουν βασικό ρόλο στη μελλοντική ανάπτυξη αυτού που μέχρι στιγμής είναι μόνο επιστημονική φαντασία - μια υπόγεια πόλη στον Άρη.
Μάθε περισσότερα:
arXiv - Σχεδιασμός σε Ρομποτική Παραγωγή Υπόγειων Οικοτόπων στον Άρη
ΑΥΤΟ - Εφαρμοσμένες ιδέες OSIP — Δεκέμβριος 2020
UT - Αυτός ο φεγγίτης Martian Lava Tube απέχει 50 μέτρα. Ο μεγαλύτερος σωλήνας λάβας στη Γη απέχει μόλις 15 μέτρα
UT - Βρέθηκε υπόγειο υγρό νερό στον Άρη!
Εικόνα μολύβδου:
Έννοια ενός υπόγειου οικοτόπου και των ρομπότ και των πηγών ενέργειας που θα τον χτίσουν και θα τον τροφοδοτήσουν.
Credit - Bier et al.