Si decidimos ir a Marte y permanecer allí, los colonos marcianos enfrentarán serios desafíos. Por un lado, el planeta es extremadamente frío en comparación con la Tierra, con un promedio de aproximadamente -63 ° C (-82 ° F), que es comparable a la noche fría en la Antártida. Además de eso, está la atmósfera increíblemente delgada que es insoportable para los humanos y las criaturas terrestres. Agregue a eso la radiación y comenzará a ver por qué será difícil establecer Marte.
Pero como dice el dicho, la necesidad es la madre de la invención. Y para estimular el proceso de invención, la NASA se ha asociado con la Universidad Bradley de Peoria para lanzar la competencia Desafío Centenario de Hábitat impresa en 3D. Como parte de los Desafíos Centenarios de la NASA, patrocinados por la Dirección de Misión de Tecnología Espacial, esta competencia recientemente otorgó $ 100,000 en premios a cinco equipos por sus conceptos de diseño.
Los desafíos del centenario de la NASA se iniciaron en 2005 para involucrar directamente al público y producir aplicaciones revolucionarias para los desafíos de exploración espacial. El programa ofrece premios de incentivos para estimular la innovación en investigación básica y aplicada, desarrollo de tecnología y demostración de prototipos. Para administrar la competencia, la Universidad Bradley también se asoció con los patrocinadores Caterpillar, Bechtel y Brick & Mortar Ventures.
Para la competencia, los participantes tuvieron la tarea de crear representaciones digitales de las características físicas y funcionales de un hábitat marciano utilizando herramientas de software especializadas. Un panel de expertos de la NASA, académicos y de la industria otorgó al equipo puntos basados en varios criterios, que determinaron cuánto dinero en premios obtuvo cada equipo ganador. De 18 presentaciones de todo el mundo, se seleccionaron 5 equipos.
En orden de cuánto dinero premiado se les otorgó, los equipos ganadores fueron:
- Equipo Zopherus de Rogers, Arkansas - $ 20,957.95
- AI. SpaceFactory de Nueva York - $ 20,957.24
- Kahn-Yates de Jackson, Mississippi - $ 20,622.74
- SEArch + / Apis Cor de Nueva York - $ 19,580.97
- Northwestern University of Evanston, Illinois - $ 17,881.10
La competencia de diseño enfatiza todos los desafíos que implicaría la construcción de un hábitat que sostenga la vida en Marte, que incluye las grandes distancias involucradas y las diferencias en la atmósfera y los paisajes. En resumen, los equipos necesitaban crear hábitats que estuvieran aislados y herméticos, y que también pudieran construirse utilizando materiales locales (también conocidos como utilización de recursos in situ).
La competencia comenzó en 2014 y se ha estructurado en tres fases. Para la Fase 1, la Competencia de Diseño (que se completó en 2015 con una bolsa de premios de $ 50,000), los equipos debían presentar una representación de su hábitat propuesto. La Fase 2, la Competencia de miembros estructurales, se centró en tecnologías de materiales y equipos necesarios para crear componentes estructurales. Esta fase se completó en 2017 con una bolsa de premios de $ 1.1 millones.
Para la Fase 3, la Competencia de Hábitat en el Sitio, que es la fase actual de la competencia, a los competidores se les encomendó la tarea de fabricar versiones subescalares de sus hábitats. Esta fase tiene cinco niveles de competencia, que consisten en dos niveles virtuales y tres niveles de construcción. Para los primeros, los equipos tuvieron la tarea de usar el software de Modelado de Información de Construcción (BIM) para diseñar un hábitat que combine todos los requisitos estructurales y sistemas que debe contener.
Para los niveles de construcción, los equipos deberán fabricar de manera autónoma elementos impresos en 3D del hábitat, que culminarán con un hábitat impreso de un tercio de escala para el nivel final. Al final de esta fase, los equipos recibirán un premio en efectivo de un bolso de $ 2 millones. Como Monsi Roman, el gerente del programa para los desafíos del centenario de la NASA, dijo en un reciente comunicado de prensa de la NASA:
“Estamos encantados de ver el éxito de este grupo diverso de equipos que se han acercado a esta competencia en sus propios estilos únicos. No solo están diseñando estructuras, están diseñando hábitats que permitirán a nuestros exploradores espaciales vivir y trabajar en otros planetas. Estamos entusiasmados de ver sus diseños cobrar vida a medida que avanza la competencia ”.
Las entradas ganadoras incluyeron el concepto del equipo Zorphues para un hábitat modular inspirado en estructuras biológicas aquí en la Tierra. El proceso de construcción comienza con un módulo de aterrizaje (que también es una fábrica de impresión móvil) que llega a la superficie y escanea el entorno para encontrar una buena "área de impresión". Luego camina sobre esta área y despliega rovers para recolectar materiales, luego se sella al suelo para proporcionar un entorno de impresión presurizado.
El módulo principal se ensambla utilizando componentes prefabricados (como esclusas de aire, ventanas, control atmosférico, inodoros, lavabos, etc.), y la estructura se imprime a su alrededor. La impresora se dirige a una ubicación adyacente e imprime otro módulo utilizando el mismo método. Con el tiempo, varios hábitats están conectados al módulo principal que proporciona espacios para vivir, recreación, producción de alimentos, estudios científicos y otras actividades.
Por su concepto, el equipo del segundo lugar (Team AI. SpaceFactory) seleccionó un cilindro orientado verticalmente como la forma más eficiente para su hábitat Marsha. Según el equipo, este diseño no solo es el entorno de presión ideal, sino que también maximiza la cantidad de espacio utilizable, permite que la estructura se divida verticalmente en función de las actividades, se adapta bien a la impresión en 3D y ocupa menos espacio de superficie
El equipo también diseñó su hábitat para hacer frente a los cambios de temperatura en Marte, que son significativos. Su solución fue diseñar toda la estructura como una carcasa con bridas que se mueve sobre cojinetes deslizantes en su base en respuesta a los cambios de temperatura. La estructura también es de doble capa, con la capa externa (presión) separada del hábitat interno por completo. Esto optimiza el flujo de aire y permite que la luz se filtre en todo el hábitat.
El siguiente es el hábitat de Khan-Yates, que el equipo diseñó para adaptarse específicamente para resistir tormentas de polvo y climas severos en el Planeta Rojo. Esta cúpula con forma de coral consiste en un módulo de aterrizaje que se establecería en la región ecuatorial, luego imprimirá una base y una capa de apoyo utilizando materiales locales. El brazo de impresión luego pasaría verticalmente para comenzar a imprimir la carcasa y los pisos.
La cubierta exterior está tachonada con ventanas que permiten un ambiente bien iluminado, la cubierta exterior está separada del núcleo y la forma de la estructura está diseñada para garantizar que las tormentas de polvo fluyan alrededor de la estructura. En cuarto lugar se encontraba la casa Mars X de SEArch + / Apis Cor, un hábitat diseñado para proporcionar la máxima protección contra la radiación y al mismo tiempo garantizar la luz natural y las conexiones con el paisaje marciano.
El hábitat está construido por impresoras robóticas móviles, que se implementan desde un módulo de aterrizaje reutilizable de una sola etapa de Hercules. El diseño está inspirado en la arquitectura nórdica, y utiliza "cucharones de luz" y aberturas de visualización a nivel del piso para garantizar que la luz del sol en las latitudes del norte llegue al interior. Las dos capas exteriores (y superpuestas) albergan las áreas de estar, que consisten en dos espacios inflables con CO transparente2 bolsillos de ventana inflados.
El quinto lugar fue para el equipo de la Northwestern University por su hábitat marciano 3Design, que consiste en una esfera interna de caparazón cerrado y una cúpula parabólica externa. Según el equipo, este hábitat brinda protección contra los elementos marcianos a través de tres características de diseño. El primero es la forma interna de la estructura, que consiste en una base circular, un recipiente a presión inflable que sirve como la sala de estar principal y la cubierta exterior.
La segunda característica es el sistema de entrada, que se extiende desde los extremos opuestos de la estructura y sirve como entradas y salidas, y podría proporcionar uniones con vainas futuras. La tercera característica son las vigas transversales que son la columna vertebral estructural de la cúpula y están optimizadas para la carga de presión bajo la gravedad marciana y las condiciones atmosféricas, y proporcionan protección continua contra la radiación y los elementos.
El diseño interior se basa en el hábitat analógico y de simulación de exploración espacial de Hawai de la NASA (HI-SEAS), y se divide entre "áreas húmedas" y "áreas secas". Estas áreas se colocan en lados opuestos del hábitat para optimizar el uso de los recursos al concentrarse en ellos en un lado (en lugar de que se extiendan por ese hábitat), y el espacio también se divide por una pared central retráctil que separa el interior en Áreas públicas y privadas.
Juntos, estos conceptos encarnan los objetivos del Desafío Centenario de Hábitat impreso en 3D, que consiste en aprovechar el talento de los inventores ciudadanos para desarrollar las tecnologías necesarias para construir refugios sostenibles que algún día permitirán a los humanos vivir en la Luna, Marte y más allá . Como dijo Lex Akers, decano de la Facultad de Ingeniería y Tecnología de Caterpillar en la Universidad de Bradley, sobre la competencia:
“Estamos alentando a una amplia gama de personas a crear diseños innovadores para la forma en que imaginan un hábitat en Marte. Los niveles virtuales permiten que los equipos de escuelas secundarias, universidades y empresas que no tengan acceso a grandes impresoras 3D sigan siendo parte de la competencia porque pueden formar equipo con aquellos que sí tienen acceso a dicha maquinaria para el nivel final de la competencia. . "
Continuando con la tradición de los Premios del Centenario, la NASA está buscando el compromiso público con esta competencia para promover el interés en la exploración espacial y abordar los desafíos futuros. También busca aprovechar las nuevas tecnologías para resolver los muchos problemas de ingeniería, técnicos y logísticos que presentan los viajes espaciales. Algún día, si los seres humanos viven en la Luna, Marte y otros lugares del Sistema Solar, los hábitats que llaman hogar podrían ser el trabajo de estudiantes, inventores ciudadanos y entusiastas del espacio.
Para obtener más información sobre el Reto Pintado de Hábitat en 3D, consulte la página web de la competencia.
