聚合物打印的”太空棲息地“，用于探索外太空

2022年7月，南極熊獲悉，瑞士寄宿學(xué)校Institut auf dem Rosenberg的學(xué)生與丹麥設(shè)計(jì)工作室SAGA Space Architects合作，3D打印了一個(gè)23英尺高的外太空棲息地。

Rosenberg Space Habitat (RSH)由3D打印經(jīng)驗(yàn)豐富的Ingersoll Machine Tools和Camozzi Group一起建造，是世界上最高的聚合物建筑之一。學(xué)生們將其用作實(shí)驗(yàn)室來(lái)探索外太空的生活對(duì)健康的影響并測(cè)試先進(jìn)的太空系統(tǒng)。

來(lái)自Rosenberg的Bernhard Gademann 說(shuō)：“在 Rosenberg，將教育融入現(xiàn)實(shí)生活是我們工作的核心，而不是只關(guān)注單純的學(xué)術(shù)。我們的目標(biāo)是讓參與者及早接觸先進(jìn)的太空探索問(wèn)題，讓我們的學(xué)生從協(xié)作和整體的角度來(lái)處理和解決復(fù)雜的問(wèn)題�！�


△Rosenberg 太空棲息地安裝在 Institut auf dem Rosenberg 的實(shí)驗(yàn)性“未來(lái)公園”。圖片來(lái)自 Institut auf dem Rosenberg。

SAGA Space Architects 的月球?qū)�業(yè)知識(shí)
在SAGA Space Architects的合作幫助下，瑞士學(xué)生實(shí)現(xiàn)了建立模擬外太空生活環(huán)境的目標(biāo)。SAGA Space Architects使用“Terra-Tech”為外太空部署創(chuàng)造未來(lái)主義的生活空間。通過(guò)這種方法，該公司將拓?fù)鋬?yōu)化、衍生式設(shè)計(jì)和3D打印相結(jié)合，以構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)。

迄今為止，SAGA Space Architects 已經(jīng)利用Terra-Tech建立了從辦公空間到房屋到再到外太空環(huán)境的制造。其中，“ ROSIE ”房屋，具有與 Ingersoll Machine Tools相同的3D打印外壁結(jié)構(gòu)。該公司目前正在與美國(guó)海軍合作，建造世界上最大的金屬3D打印機(jī)，未來(lái)該打印機(jī)將用于建造單體船體。

該設(shè)計(jì)工作室也是新成立的3DCP集團(tuán)的一部分，3DCP集團(tuán)與COBOD剛剛合作建造了丹麥第一個(gè)混凝土3D打印住宅。除了承諾在Holstebro建造這座37平方米的房子外，該公司還繼續(xù)改進(jìn)如何使用3D打印來(lái)創(chuàng)建建筑，并與羅森伯格的學(xué)生合作，現(xiàn)在它已成功建成了太空棲息地。


△SAGA Space Architects 正在幫助建造丹麥第一個(gè)混凝土 3D 打印房屋。照片來(lái)自 SAGA 空間建筑師。

外太空生活的研究
在人類首次登陸月球 53 年后，RSH于2022年7月20日揭幕，RSH旨在讓下一代了解在外太空生活和工作的環(huán)境。該項(xiàng)目始于兩年多前，當(dāng)時(shí)Rosenberg的學(xué)生幫助 SAGA Space Architects 解決了它在格陵蘭島部署的實(shí)驗(yàn)性月球棲息地的問(wèn)題。

受此經(jīng)驗(yàn)的啟發(fā)，該團(tuán)隊(duì)隨后開(kāi)始為波士頓動(dòng)力公司制造的機(jī)器人Spot設(shè)計(jì)了一所房子。從這些最初的概念開(kāi)始，RSH這個(gè)想法發(fā)展成為現(xiàn)在一個(gè)成熟的三層研究實(shí)驗(yàn)室。RSH 的外殼是在米蘭 3D 打印的，而其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是在哥本哈根與Ingersoll Machine Tools和Camozzi Group一起建造的。

據(jù)學(xué)生們說(shuō)，在建筑中使用聚合物 3D 打印是“創(chuàng)新性的”，聚合物能夠提供比混凝土更多的功能。RSH團(tuán)隊(duì)還在材料中使用了紫外線穩(wěn)定劑。他們發(fā)現(xiàn)這樣可以使原料靈活、耐用和可回收，從而使他們能夠?qū)⑵浞纸獠⒃谛枰獣r(shí)重新打印。

該建筑可同時(shí)容納兩名人員，該結(jié)構(gòu)將作為一個(gè)研究中心，學(xué)生可以在這里沉浸式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)造性解決問(wèn)題的技能。在其三層樓中，第一層包括衛(wèi)生、實(shí)驗(yàn)室研究和與ABB機(jī)器人等設(shè)施。第二層和第三層用于其他工作、娛樂(lè)活動(dòng)和睡眠。 在測(cè)試方面，RSH預(yù)計(jì)將進(jìn)行探索人類生活的實(shí)驗(yàn)以及專注于開(kāi)發(fā)軟件和硬件的實(shí)驗(yàn)，例如遠(yuǎn)程任務(wù)控制系統(tǒng)。該設(shè)施還將開(kāi)展遠(yuǎn)程生活環(huán)境中的感官刺激研究，并使用自動(dòng)化機(jī)電一體化和人工智能深度學(xué)習(xí)程序等先進(jìn)技術(shù)。

SAGA Space Architects 創(chuàng)始人 Sebastian Frederiksen 說(shuō)：“羅森伯格太空棲息地是模擬太空棲息地中最先進(jìn)的。因?yàn)檫@是世界上最高的 3D 打印塑料‘房子’。居住地已經(jīng)建好了，下面就要開(kāi)始研究和教育，希望我們能學(xué)到很多關(guān)于在月球上生活的知識(shí)。”

使用月球風(fēng)化層建造居住地

●Rosenberg團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目已經(jīng)使用3D打印聚合物建造了一個(gè)太空居住地，但其他地方的研究通常集中在使用月球風(fēng)化層來(lái)建造這樣的結(jié)構(gòu)。新南威爾士大學(xué)的工程師正在與Luyten合作，加速Platypus Galacticas的研發(fā)，這是一種龍門式 3D 打印機(jī)，能夠從月球土壤中建造結(jié)構(gòu)。


△Luyten 的 Platypus Galacticas 月球 3D 打印機(jī)效果圖。圖片來(lái)自 Luyten。

●另一方面，來(lái)自不倫瑞克工業(yè)大學(xué)和漢諾威激光中心(LZH) 的科學(xué)家們首次在零重力下進(jìn)行了 3D 打印的月球風(fēng)化層。作為實(shí)驗(yàn)性 MOONRISE 項(xiàng)目的一部分，該團(tuán)隊(duì)在他們的“MIRA3D”月球車上安裝了一個(gè)定制的激光器，然后用它將月塵熔化成形狀。


△該團(tuán)隊(duì)的 MOONRISE 激光器可以安裝在月球車上，以便在月球上制造長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)。圖片來(lái)自 LZH。

●最近，美國(guó)宇航局肯尼迪航天中心和AI SpaceFactory還公布了3D 打印的“LINA”月球前哨設(shè)計(jì)。該設(shè)施旨在由風(fēng)化層-聚合物復(fù)合材料建造，旨在作為一個(gè)持久的結(jié)構(gòu)，能夠支持長(zhǎng)期居住和未來(lái)前往其他星球的旅行。


△3D 打印的 LINA 月球前哨站渲染圖。圖片來(lái)自 AI SpaceFactory。