Αυτή τη δεκαετία, πολλαπλές διαστημικές υπηρεσίες και εμπορικές διαστημικές οντότητες θα μας μεταφέρουν πίσω στη Σελήνη. Αλλά σε αντίθεση με την εποχή του Απόλλωνα, ο στόχος αυτών των προγραμμάτων δεν είναι «αποτυπώματα και σημαίες», αλλά η δημιουργία της απαραίτητης υποδομής για να συνεχίσουμε να επιστρέφουμε. Συγκεκριμένα, η NASA, η ESA, η Roscosmos και η Κίνα σχεδιάζουν να δημιουργήσουν φυλάκια που θα επιτρέψουν την επιστημονική έρευνα και τη διαρκή ανθρώπινη παρουσία.
Η ESA παρουσιάζει αυτή τη στιγμή πώς θα είναι το φυλάκιό της στη 17η ετήσια Έκθεση Αρχιτεκτονικής στην Η Μπιενάλε της Βενετίας μουσείο στη Βενετία. Είναι γνωστό ως το Διεθνές Χωριό της Σελήνης , το οποίο σχεδιάστηκε από την αρχιτεκτονική εταιρεία Skidmore, Owings & Merrill (SOM) με τεχνική υποστήριξη από την ESA. Αυτή η ίδια εταιρεία αποκάλυψε πρόσφατα ένα πρωτότυπο του σκελετικού μεταλλικού στοιχείου που μια μέρα θα είναι μέρος των σεληνιακών οικοτόπων του χωριού.
Το εξάρτημα κατασκευάστηκε από MX3D , μια εταιρεία αρχιτεκτονικής και σχεδιασμού τρισδιάστατης εκτύπωσης με έδρα το Άμερστερνταμ και ειδικεύεται στην Κατασκευή Πρόσθετων Τόξου Συρμάτων (WAAM). Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τη σύντηξη μεταλλικών συρμάτων με λέιζερ για τη δημιουργία ελαφρών μεταλλικών αντικειμένων με υψηλή δομική αντοχή. Η εταιρεία είναι γνωστή για τη δημιουργία του 3D εκτυπωμένη μεταλλική γέφυρα που εκτείνεται στο κανάλι Oudezijds Achterburgwal στο Άμστερνταμ (φαίνεται παρακάτω).
Η Αυτού Μεγαλειότητα η Βασίλισσα, Máxima ανοίγει την πρώτη τρισδιάστατη εκτυπωμένη ατσάλινο γέφυρα στην πόλη του Άμστερνταμ. Πίστωση: MX3D
Το σκελετό, ομαλό μοτίβο ιστού θα είναι μέρος του δαπέδου για κάθε βιότοπο που συλλογικά αποτελεί το Διεθνές Σεληνιακό Χωριό της ESA. Το πρωτότυπο δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας α ρομποτικό τρισδιάστατο εκτυπωτή από ανοξείδωτο χάλυβα 308 LSi κατά τη διάρκεια περίπου 10 ημερών (246 ωρών), έχει διάμετρο 4,5 m (~15 πόδια) και έχει συνολική μάζα περίπου 395 kg (πάνω από 870 λίβρες). Όπως είπε ο Advenit Makaya, Advanced Manufacturing Engineer της ESA σε πρόσφατη ESA δελτίο τύπου :
«Πρόκειται για ένα αξιοσημείωτο επίτευγμα της MX3D, το οποίο υπογραμμίζει περαιτέρω τις δυνατότητες αυτής της τεχνικής κατασκευής πρόσθετων για ένα αυξανόμενο φάσμα διαστημικών εφαρμογών. Η σχεδιαστική ευελιξία και η δυνατότητα συνδυασμού της έντυπης δομής με ενσωματωμένα συστήματα παρακολούθησης –όπως αποδεικνύεται στην τρισδιάστατη εκτυπωμένη γέφυρα στο Άμστερνταμ– αξίζει να διερευνηθούν για εφαρμογές σε διαστημικές δομές. Αυτή η τεχνική θα μπορούσε επίσης να εξεταστεί για την επιτόπια κατασκευή υποδομής κατά τη διάρκεια αποστολών βιώσιμης εξερεύνησης, για παράδειγμα με τη χρήση μεταλλικής πρώτης ύλης που προέρχεται από τον τοπικά διαθέσιμο ρεγολίθο».
Το εξάρτημα δαπέδου αποτελείται από έξι ξεχωριστά τμήματα που τυπώθηκαν κάθετα πριν συγκολληθούν μεταξύ τους. Όταν ενσωματωθεί με το σχέδιο της SOM για ένα τετραώροφο ημι-φουσκωτό βιότοπο, η τρισδιάστατη τυπωμένη δομή θα υποστηρίζεται από τρεις στήλες και θα καλύπτεται από μια σειρά πάνελ δαπέδου. Δυστυχώς, οι SOM δεν μπόρεσαν να το παρουσιάσουν ως μέρος της έκθεσής τους - με τίτλο ' Ζωή πέρα από τη Γη ” – αλλά καταφέρνει να μεταφέρει την κλίμακα των σεληνιακών οικοτόπων που αναπτύσσουν. Είπε ο Daniel Inocente, Senior Designer της SOM για τη μελέτη:
«Ο πρωτοποριακός σχεδιασμός του δαπέδου υποστηρίζεται από κολώνες στους τοίχους του οικοτόπου, με πρόβολο προς την περίμετρο και το κέντρο. Εξετάσαμε τους περιορισμούς κατασκευής και χρησιμοποιήσαμε την ανάλυσή μας για να παρεμβάλουμε ένα μοτίβο ιστού που ακολουθούσε τα γωνιακά όρια των μηχανών εκτύπωσης 3D. Η διατομή και το πάχος αναλύθηκαν επίσης και διαφοροποιήθηκαν για τη μείωση της συνολικής μάζας - με μειωμένο πάχος στα εξωτερικά/εσωτερικά όρια .
Πίστωση: SOM
Το δάπεδο και η διαδικασία κατασκευής συνάδουν με τον σχεδιασμό του οικοτόπου του SOM, ο οποίος απαιτεί τετραώροφα ημιφουσκωτά κοχύλια που αποτελούν συλλογικά το Διεθνές Σεληνιακό Χωριό. Κάθε ημι-φουσκωτό κέλυφος έχει ύψος τέσσερις ορόφους και προσφέρει την υψηλότερη δυνατή αναλογία όγκου προς μάζα. Μόλις φουσκώσει στη σεληνιακή επιφάνεια, καθένας από αυτούς τους οικοτόπους θα διπλασιάσει περίπου τον αρχικό εσωτερικό του όγκο.
Ο φουσκωτός σχεδιασμός της μονάδας της επιτρέπει να συμπιέζεται για λόγους μεταφοράς και στη συνέχεια να φουσκώνει στο πλήρες της μέγεθος μόλις αναπτυχθεί στη σεληνιακή επιφάνεια. Αλλά σε αντίθεση με τα προηγούμενα φουσκωτά σχέδια, όπου τα δομικά και μηχανικά συστήματα βρίσκονται συνήθως στο κέντρο, ο σχεδιασμός της SOM επιτρέπει ένα ανοιχτό εσωτερικό που βελτιστοποιεί την εμπειρία ζωής. Εκτός από την επίδειξη ενός βασικού στοιχείου στον προτεινόμενο σεληνιακό βιότοπο, το στοιχείο δαπέδου καταδεικνύει την αποτελεσματικότητα της μεθόδου τρισδιάστατης εκτύπωσης που εμπλέκεται. Ως Gijs van der Velden, Διευθύνων Σύμβουλος της MX3D, εξήγησε :
«Αυτή ήταν μια εξαιρετική ευκαιρία να δείξουμε τις δυνατότητες της τεχνολογίας μας για την κατασκευή ελαφρών μεταλλικών κατασκευών μαζί με την ESA και την SOM. Ήταν ένα τέλειο έργο για την MX3D να αξιοποιήσει την εμπειρία της στην εκτύπωση μεταλλικών κατασκευών βελτιστοποιημένης τοπολογίας. Η επίτευξη της βέλτιστης χρήσης του υλικού είναι ένας στόχος της εταιρείας στο MX3D, διότι –όπως και κατά τον σχεδιασμό διαστημικών εφαρμογών– κάθε μειωμένο κιλό σε ένα σχέδιο MX3D αποτελεί άμεση νίκη για τη σκοπιμότητα ενός έργου».
«Οι δυνατότητες του MX3D καταδεικνύουν την εμπνευσμένη σύμπτωση της μηχανικής και της τέχνης και αποτελούν ένα άλλο εξαιρετικό παράδειγμα σε ποιο βαθμό η κατασκευή προσθέτων έχει ήδη εισέλθει στην κοινωνία μας». προστέθηκε Thomas Rohr, Επικεφαλής της ομάδας Υλικών και Διαδικασιών στην ESA. «Για διαστημικές εφαρμογές, τέτοιες τεχνολογίες όχι μόνο παρέχουν βελτιώσεις στην απόδοση αλλά μπορούν να οδηγήσουν σε πρωτοφανείς και ευνοϊκές σχεδιαστικές λύσεις».
Το έργο International Moon Village είναι μια διεπιστημονική προσπάθεια που ξεκίνησε από την ESA και αναπτύχθηκε σε συνεργασία με Τζέφρι Α. Χόφμαν – πρώην αστροναύτης της NASA και καθηγητής Αεροναυτικής και Αστροναυτικής στο MIT. Ομοίως, το έργο είναι σύμφωνο με το θέμα της Biennale Architettura 2021 – « Πώς θα ζήσουμε μαζί; ” – η οποία περιλαμβάνει 112 συμμετέχοντες σε διαγωνισμό από 46 χώρες.
Σκοπός αυτής της έκθεσης είναι να προωθήσει ιδέες για συνύπαρξη και βιωσιμότητα ως απάντηση στα παγκόσμια προβλήματα. Η έκθεση International Moon Village έχει σκοπό να δείξει πώς η έρευνα που σχετίζεται με το διάστημα και οι λύσεις για την κατοίκηση στο διάστημα έχουν εφαρμογές εδώ στη Γη. Όπως όλα τα σχέδια για τη δημιουργία ανθρώπινης παρουσίας στη Σελήνη, το κλειδί για τον σχεδιασμό είναι η επιτόπια χρήση πόρων (ISRU) και η βιωσιμότητα.
Για παράδειγμα, η ESA σχεδιάζει να αναπτύξει το Moon Village στη νότια πολική περιοχή της Σελήνης - γνωστό και ως γνωστόν. Η λεκάνη του Νότιου Πόλου-Aitken. Στους μόνιμα σκιασμένους κρατήρες που σηματοδοτούν αυτή την περιοχή, υπάρχει άφθονο νερό πάγου που θα μπορούσε να συλλεχθεί και να χρησιμοποιηθεί για το πόσιμο νερό, την άρδευση και τη δημιουργία αερίου οξυγόνου και καυσίμου πυραύλων. Επιπλέον, η ισχύς μπορεί να παρέχεται με την ανάπτυξη ηλιακών συστοιχιών γύρω από τα χείλη του κρατήρα, τα οποία εκτίθενται στο σχεδόν συνεχές φως της ημέρας.
Αυτή η ρύθμιση επιτρέπει έναν βαθμό αυτάρκειας πόρων, μειώνοντας την ανάγκη για αποστολές ανεφοδιασμού από τη Γη, μειώνοντας έτσι το συνολικό κόστος. Ως μέσο κατασκευής, η τρισδιάστατη εκτύπωση μετάλλων είναι επίσης απίστευτα αποτελεσματική και σπαταλά πολύ λιγότερο υλικό από την παραδοσιακή μηχανική κατεργασία. Αυτές οι τεχνολογίες θα έχουν παρόμοιες εφαρμογές εδώ στο σπίτι, προωθώντας λύσεις βιώσιμης διαβίωσης για τη μείωση των επιπτώσεών μας στο φυσικό περιβάλλον.