地(di)下(xia)(xia)栖(qi)息地(di)最(zui)(zui)近成(cheng)为外(wai)星球殖民化努(nu)力的(de)(de)(de)焦(jiao)点。与地(di)面(mian)住所相比,防止(zhi)微陨石,辐射和其(qi)他潜在危(wei)害的(de)(de)(de)措施使地(di)下(xia)(xia)场所成(cheng)为可(ke)取的(de)(de)(de)选择。建(jian)立这(zhei)样的(de)(de)(de)地(di)下(xia)(xia)结(jie)构(gou)提(ti)出了很多挑战,其(qi)中最(zui)(zui)重(zhong)要的(de)(de)(de)是如何实际可(ke)行的(de)(de)(de)构(gou)建(jian)它(ta)们。代尔夫特理工大(da)学(TUD)的(de)(de)(de)一组研究人(ren)员正(zheng)在制定一项(xiang)计划,以探索可(ke)塑材料(liao),然后将其(qi)用于打印成(cheng)型栖(qi)息地(di)。所有这(zhei)些将由一群拥(yong)挤的(de)(de)(de)机器人(ren)来(lai)完成(cheng)。

  这个(ge)设(she)想(xiang)源于欧(ou)洲航天局(ju)。由Henriette Bier博士(shi)领导的TU Delft机器(qi)人大(da)厦实(shi)验室(RB)的学生(sheng)积极地(di)参加了(le)这项挑战(zhan),该挑战(zhan)的重点是(shi)在(zai)离地(di)建设(she)中利用(yong)现(xian)场资源。RB团队与材(cai)料科(ke)学,机器(qi)人技术和(he)航空航天工程领域的专家共同提(ti)出了(le)一个(ge)想(xiang)法,该想(xiang)法获(huo)得(de)了(le)10万(wan)欧(ou)元(yuan)的资助,用(yong)于开(kai)发概念的初步证明。

  以(yi)前已经探(tan)索过用机(ji)器人挖掘重石,但通常是(shi)在(zai)月球的(de)(de)(de)背(bei)景下进行的(de)(de)(de)。不同的(de)(de)(de)挖掘方式可用于(yu)建造不同的(de)(de)(de)结(jie)构(gou),RB团队关注的(de)(de)(de)方式是(shi)向下倾斜(xie)的(de)(de)(de)螺(luo)旋形(xing)。这样的(de)(de)(de)结(jie)构(gou)可以(yi)在(zai)表面上相(xiang)对较(jiao)小的(de)(de)(de)占地面积内产生稳定,安全的(de)(de)(de)结(jie)构(gou)。

  对该(gai)结(jie)构(gou)上的(de)(de)应力和应变进行(xing)建模(mo)是当(dang)前(qian)研究(jiu)项(xiang)目的(de)(de)关键组成部分。该(gai)团队开发了一种(zhong)尺寸为1m x 1m的(de)(de)碎片原(yuan)型,其(qi)(qi)图案可让(rang)他(ta)们(men)有(you)效地创建安全稳(wen)定的(de)(de)区(qu)域(yu)。这些区(qu)域(yu)中的(de)(de)某些区(qu)域(yu)在(zai)设计时就考虑到了居住环境,其(qi)(qi)中包括可以容纳水培植(zhi)物的(de)(de)可分离植(zhi)物区(qu)域(yu)。 

  吨重的(de)(de)碎(sui)石将(jiang)必须从任何现(xian)实规(gui)模(mo)的(de)(de)挖掘现(xian)场中清除。该(gai)重石被用作(zuo)3D打(da)印稳定栖息地的(de)(de)材料。最初(chu),该(gai)团队计划将(jiang)灰泥(ni)与液(ye)态硫混(hun)合以生(sheng)(sheng)产混(hun)凝(ning)土。但是,在材料科学(xue)家(jia)和专(zhuan)门从事水泥(ni)自动打(da)印的(de)(de)工业合作(zuo)伙伴的(de)(de)参(can)与下,他(ta)们决定通过利(li)用火星的(de)(de)某些水资源来使用水泥(ni)基混(hun)凝(ning)土。但是,水泥(ni)本身的(de)(de)生(sheng)(sheng)产需(xu)要基础(chu)设施,因此(ci)任何利(li)用碎(sui)石的(de)(de)计划都必须等(deng)到该(gai)基础(chu)设施已经在地球上(shang)就位之后再使用。

  在设计应进行3D打印的(de)(de)形状时(shi),构(gou)造栖息地本身也是(shi)(shi)一个关键考虑因素。该(gai)团队(dui)专注(zhu)于(yu)相对多孔的(de)(de)结构(gou),这(zhei)使他(ta)们可以在结构(gou)中使用更少的(de)(de)材料。但是(shi)(shi),该(gai)结构(gou)仍(reng)然具(ju)有(you)非常(chang)高(gao)的(de)(de)强度和(he)耐用性(xing),并且还(hai)提供了良(liang)好(hao)的(de)(de)绝(jue)缘性(xing),可抵御辐射和(he)微陨(yun)石撞击,从而避免了地下菌落的(de)(de)出现。

  这种方法的(de)某些优势(shi)归功(gong)于创新的(de)最(zui)大推动力之(zhi)一(yi)-协作。该项(xiang)目由(you)RB实(shi)验室(shi)进行(xing)协调,但涉及(ji)TUD的(de)合(he)作伙伴(ban)和(he)外部商业合(he)作伙伴(ban)。这些合(he)作者带(dai)来了土木,航空航天和(he)机(ji)(ji)器人工程方面的(de)专业知识,以及(ji)用于开发(fa)机(ji)(ji)器人群构(gou)建方法的(de)增材制(zhi)造技术(shu)。 

  幸运的是,成群的机器人和3D打(da)印的水泥基栖息(xi)地将(jiang)在迄今为止(zhi)仅是科幻小说(火星上(shang)的地下(xia)城(cheng)市(shi))的未(wei)来发(fa)展中发(fa)挥关键作用。