In 3D với bụi mặt trăng

Ngày tạo: 18/12/2020 4:46:46 CH

Lần cuối cùng một người đặt chân lên mặt trăng là năm 1972. Giờ đây, mặt trăng đã trở lại trong chương trình nghị sự không gian của NASA. Lần này, đại lý không chỉ đến thăm - mà còn có kế hoạch ở lại.

Với các sứ mệnh Artemis bắt đầu vào năm tới, NASA đặt mục tiêu đưa các phi hành gia lên mặt trăng vào năm 2024 và dự kiến sẽ có một căn cứ vĩnh viễn trên Mặt trăng vào cuối thập kỷ này. Đây sẽ là môi trường sống đầu tiên từng được xây dựng trên bề mặt ngoài trái đất, và những thách thức là chưa từng có.

Việc gửi một số lượng lớn vật liệu xây dựng lên mặt trăng sẽ rất tốn kém và mất thời gian. Nhưng công ty khởi nghiệp ICON có trụ sở tại Texas cho biết họ có một giải pháp khoa học viễn tưởng - in 3D mặt trăng từ bụi mặt trăng.

ICON đang làm việc với NASA để phát triển công nghệ có thể biến bụi mặt trăng thành một vật liệu giống như bê tông, Jason Ballard, đồng sáng lập và Giám đốc điều hành cho biết. Bụi mặt trăng, còn được gọi là regolith mặt trăng, là lớp đất mặt giống như cát bao phủ bề mặt mặt trăng, được hình thành từ các khoáng chất và các mảnh thủy tinh nhỏ được tạo ra trong hàng triệu năm khi các thiên thạch va vào mặt trăng. Nó sắc nhọn, mài mòn và cực kỳ bám chặt - các phi hành gia Apollo nhận thấy nó bị dính chặt vào mọi thứ, kể cả bộ quần áo không gian của họ. Có rất nhiều, có nghĩa là có một nguồn cung cấp nguyên liệu thô lớn nếu ICON thành công.

Ý tưởng của BIG cho Dự án Olympus bao gồm các tòa nhà hình bánh rán có thể được xây dựng hoàn toàn bằng máy in 3D của ICON. Tín dụng: Bjarke Ingels Group / ICON

Sáng kiến này được đặt tên là Dự án Olympus theo tên núi lửa lớn nhất được biết đến trong hệ mặt trời - chuyển tải một cách khéo léo thách thức có kích thước bằng một ngọn núi mà nhóm phải đối mặt. Nhưng Ballard không chỉ bắn súng cho mặt trăng. Bằng cách thiết kế môi trường sống trên mặt trăng, ông hy vọng sẽ làm cho việc xây dựng trên Trái đất sạch hơn, nhanh hơn và rẻ hơn.

Dự án Olympus

ICON đã sử dụng công nghệ in 3D để xây dựng nhà ở xã hội ở Mexico và Texas, kể từ năm 2018. Sử dụng hỗn hợp bê tông có tên lavacrete, máy in Vulcan của họ có thể in khoảng 500 mét vuông trong 24 giờ.

Nhưng mặt trăng là một "thế giới hoàn toàn khác", Ballard nói. Nhìn từ Trái đất, nó trông giống như một quả cầu màu bạc thanh bình, mịn màng nhưng nó phải chịu mức độ bức xạ cao, các trận trăng dữ dội, nhiệt độ thay đổi cực mạnh và thường xuyên bị các vật thể siêu nhỏ đâm xuyên qua bầu khí quyển mỏng của nó.

Và biến bụi mặt trăng thành vật liệu xây dựng là một thách thức lớn khác. Nhóm nghiên cứu đang thử nghiệm với các mẫu bụi mặt trăng nhỏ trong phòng thí nghiệm - tìm cách thay đổi trạng thái của nó bằng vi sóng, tia laser và ánh sáng hồng ngoại, đồng thời sử dụng "ít hoặc không có chất phụ gia", Ballard nói.

Khu vực nghiên cứu trong cấu trúc mặt trăng đề xuất của ICON được chiếu sáng bằng đèn thông minh mô phỏng ngày và đêm trên Trái đất, để giúp các phi hành gia duy trì chu kỳ ngủ - thức bình thường. Tín dụng: Bjarke Ingels Group / ICON

ICON đã làm việc với hai công ty kiến trúc, Bjarke Ingels Group (BIG) và Space Exploration Architecture (SEArch +), để khám phá các khả năng của công nghệ in 3D.

Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu môi trường sống trong những môi trường khắc nghiệt, bao gồm Trạm McMurdo ở Nam Cực và Trạm

Vũ trụ Quốc tế, và sử dụng những phát hiện của họ để tạo ra một loạt các khái niệm thiết kế mặt trăng, Ballard nói.

Các kiến trúc sư đã phải cân nhắc làm thế nào để tạo ra một môi trường an toàn cũng như thoải mái để sinh sống, Bjarke Ingels, người sáng lập BIG cho biết.

Đề xuất của SEArch + có cấu trúc cao, nhiều tầng với các cánh hoa in 3D bảo vệ che chắn lõi sẽ được xây dựng trên Trái đất, trong khi BIG thiết kế cấu trúc hình tròn có thể được in hoàn toàn trên mặt trăng.

Ingels cho biết thiết kế của BIG bao gồm một lớp màng nước có thể nhìn thấy đệm vào các bức tường của phòng ngủ - "một chất cách nhiệt tốt chống lại bức xạ" - sẽ giúp các phi hành gia được bảo vệ thêm khi họ ngủ.

Bức xạ có nghĩa là các cửa sổ phải được giữ ở mức tối thiểu, vì vậy Ingels đã cẩn thận chọn vị trí của tòa nhà duy nhất - nơi luôn hướng về Trái đất.

SEArch + đã tưởng tượng ra một căn cứ "cho phép các phi hành gia thường xuyên đến và đi từ bề mặt", với các bệ hạ cánh, đường, nhà kho và môi trường sống, đồng sáng lập Rebeccah Pailes-Friedman cho biết. Tín dụng: SEArch + / ICON

Ingels cho biết cấu trúc "lớp vỏ kép" và mạng lưới bên ngoài, có thể được bao phủ bởi bụi mặt trăng lỏng lẻo, giúp bảo vệ thêm khỏi bức xạ và thiên thạch.

Ngoài không gian sống và làm việc cho các phi hành gia, căn cứ Mặt Trăng cần phải kết hợp các bệ hạ cánh, đường đi và kho chứa. Ingels cho biết sự hiện diện của con người trong không gian đã bị "chi phối bởi kỹ thuật". Với sự hợp tác của nhiều ngành công nghiệp, ông hy vọng rằng cấu trúc vĩnh cửu đầu tiên trên mặt trăng có thể "đáng tham vọng" trong thiết kế cũng như một kỳ quan kỹ thuật.

Một cửa ngõ vào thiên hà

NASA đã bắt đầu khám phá in 3D như một công nghệ xây dựng không gian khả thi với việc khởi động Cuộc thi Môi trường in 3D vào năm 2015. Cả SEArch + và ICON đều tham gia vào sáng kiến này, trong đó SEArch + đứng đầu cho thiết kế Ngôi nhà Sao Hỏa.

Người phát ngôn Clare Skelly cho biết: Với các sứ mệnh Artemis ra mắt vào năm tới, bước đầu tiên của NASA hướng tới môi trường sống trên Mặt trăng là "Gateway", một trạm vũ trụ trên quỹ đạo của mặt trăng. Các phi hành gia sẽ sống và làm việc trên Gateway và tàu con thoi lên mặt trăng, ở trong tàu đổ bộ của họ trong tối đa một tuần.

Máy in 3D của ICON, Vulcan, vẽ từng lớp một của tòa nhà. Nó có thể in lên đến 500 feet vuông trong 24 giờ. Tín dụng: ICON

Tuy nhiên, mục tiêu của nó là một căn cứ cố định, từ đó khám phá mặt trăng sâu hơn và thử nghiệm công nghệ cho sự tồn tại của con người trong không gian. Theo Skelly, NASA muốn xây dựng các cơ sở để chứa 4 phi hành gia trong tối đa một tháng. Đó là bước đầu tiên cần thiết để lên sao Hỏa - và hơn thế nữa.

Skelly cho biết vẫn chưa quyết định liệu môi trường sống trên mặt trăng có được xây dựng bằng in 3D hay không, nhưng "NASA có thể trao thêm tài trợ cho ICON" và có thể cho công ty cơ hội thử nghiệm công nghệ của mình trên bề mặt mặt trăng.

Sử dụng công nghệ mặt trăng trên Trái đất

Ballard cũng lạc quan về tiềm năng Earthbound của công nghệ. Ông tin rằng những phát hiện từ Dự án Olympus có thể giúp giải quyết cuộc khủng hoảng nhà ở toàn cầu.

Là một công nghệ tương đối mới, có rất ít dữ liệu chắc chắn về lợi thế của in 3D trong xây dựng. Tuy nhiên, một đánh giá năm 2020 lưu ý rằng nó có thể giảm chất thải xây dựng từ 30% đến 60%, chi phí nhân công từ 50% đến 80% và thời gian xây dựng giảm 50% đến 70%, điều này sẽ làm cho việc xây dựng rẻ hơn, nhanh hơn và bền vững hơn.

Dự án xây dựng 3D đầu tiên của ICON là sự hợp tác với tổ chức phi lợi nhuận New Story ở Mexico, nhằm xây dựng một cộng đồng nhà ở xã hội cho những người bị mất nhà do thiên tai. Tín dụng: Joshua Perez / ICON

Mặc dù công nghệ này chủ yếu được sử dụng cho các dự án đặt riêng ngay bây giờ, Ballard hy vọng rằng khả năng sử dụng "vật liệu địa phương thô hơn, trực tiếp hơn" có thể mở ra nhiều cơ hội hơn cho việc xây dựng 3D - điều này có thể biến đổi đối với một số trong số 1,6 tỷ người vẫn cần nhà ở đầy đủ trên Trái đất.

"Đó là một suy nghĩ buồn cười," anh ấy nói, "nhưng có thể hóa ra câu trả lời cho các vấn đề của chúng ta trên Trái đất là trên mặt trăng hoặc sao Hỏa."

Nguồn: edition

Tags: artec eva artec scanner artec 3d scanner artec spider artec eva 3d scanner artec 3d scanner price artec eva price artec eva scanner artec spider scanner artec eva 3d artec eva 3d scanner price artec 3d spider artec spider 3d scanner price máy quét artec máy quét 3d cầm tay máy quét 3D máy scan mini artec máy scan artec máy scan cầm tay máy scan 3d