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法國科學家設計出3D打印火星人類居所方案

童程童美 2016-11-16

近日,美國宇航局(NASA)發起了一個總獎金額高達225萬美元的3D打印居所挑戰賽的消息。NASA希望能夠借此找到一些可行的創意,創造出適合外太空,尤其是火星的人類安全生活空間。

摘要

近日,美國宇航局(NASA)發起了一個總獎金額高達225萬美元的3D打印居所挑戰賽的消息。NASA希望能夠借此找到一些可行的創意,創造出適合外太空,尤其是火星的人類安全生活空間。

盡管這場比賽只允許美國的設計團隊參加,但是這并不能組織法國設計公司Fabulous公布自己的方案。他們的想法是讓機器人在火星的表面挖洞,以便提取其土壤中的高濃度鐵。這些鐵將被用于3D打印火星居所的金屬圓頂。這些金屬圓頂將用一層水隔絕開來,而這些水同樣提取自火星土壤。因此,設計團隊將該居所命名為Sfero(由球形(Sphere)、鐵(Iron)和水(Water)三個詞綜合而成)。據了解,Fabulous這個設計團隊的陣容十分強大,成員來自多個領域,其中包括了來自法國國家科學研究中心(CNRS)和火星協會的幾名科學家,以及建筑師、3D打印技術和材料專家等。

法國科學家設計出3D打印火星人類居所方案

眾所周知,火星之所以在太空中呈現紅色是因為其表面土壤里含有高濃度的氧化鐵。Fabulous團隊因此希望能夠以此為原料來打造Sfero。另外,據科學家們推測,火星上的水也要比普通人印象中的要多。據NASA估計,其中1.5%至3%的水被存儲在土壤深處的永久凍土中,它們很容易使用一些方法進行液化。這些水不僅可以幫助維持人類的生命,也可以用來培育植物以制造食物和氧氣,同時它也是一種絕佳的絕緣材料。

法國科學家設計出3D打印火星人類居所方案

設計團隊稱,水會被存儲在Sfero外部兩層鐵至外殼之間,這樣能夠幫助屏蔽外部致命的太陽輻射。而用來打造Sfero的機器人將具有長長的柱狀外形,它將鉆入火星表面幾米深以從土壤中提取材料構建居所外殼。該機器人有兩個相互獨立的手臂,一個用于從土壤中獲取鐵材料,另外一個手臂上則安裝了金屬3D打印機,它能夠將生鐵轉化為金屬粉末然后再用高功率激光一起熔化。打印機將首先使用鐵打造堅實的地基。然后再制造Sfero的兩層外殼,每層外殼都將是球形,而且其內部是蜂窩結構,這使它的強度足以抵抗Sfero內部宜人的氣壓與火星表面氣壓的差距。

法國科學家設計出3D打印火星人類居所方案

另外,機器人攜帶的3D打印機也能夠打造居所之中所有的家具,包括地面、墻壁、床和椅子等。它也可以根據不同的目的創建出各種內部結構,比如生活區、科研區或植物培養區等。理論上,只需幾十個Sfero機器人,整個火星殖民地無需人類的參與就可以自行建造。該設計也適合首先在地球上類似的區域進行測試,比如夏威夷的火山地區、加州的Mojave沙漠地區等都有類似的土壤成分。

目前尚不清楚,如果NASA看到這個設計時,是否會給予認真考慮。這的確是一個很巧妙的構思,這一方案最大的難點就是如何制造出能夠安裝到機器人手臂上的金屬3D打印機,因為目前大多數成熟的金屬3D打印機都需要特定的真空環境才能正常工作,而火星上大氣盡管稀薄,但是離真空狀態還是很遠的。不過根據3D打印技術目前的發展速度,再過幾年就能達到這個要求也未可知。

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