Podzemní biotopy se v poslední době staly a ohnisko úsilí o kolonizaci mimo planetu. Ochrana před mikrometeority, radiací a dalšími potenciálními nebezpečími činí podzemní lokality žádoucí ve srovnání s obydlími na povrchu. Budování takových podzemních staveb představuje nepřeberné množství výzev, z nichž v neposlední řadě je to, jak je skutečně postavit. Tým výzkumníků na Delft University of Technology (TUD) pracuje na plánu vytěžit materiál a následně jej použít k tisku stanovišť. To vše by bylo provedeno se skupinou rojící se robotů.
Myšlenka vychází z a grantová příležitost zveřejnila Evropská kosmická agentura. Studenti na Robotická stavební laboratoř (RB) na TU Delft pod vedením Dr. Henriette Bier , byli nadšení z účasti na výzvě, která se zaměřuje na využití zdrojů in-situ pro stavbu mimo Zemi. Tým RB spolu s odborníky v oblasti materiálové vědy, robotiky a leteckého inženýrství předložil nápad, který získal 100 000 EUR od Evropská kosmická agentura (ESA) vypracovat předběžný důkaz koncepce.
Navrhovaný přístup se zaměřuje na specializaci laboratoře – robotické stavění – a má čtyři hlavní součásti – vykopání regolitu, tisk nového stanoviště pomocí aditivního výrobního procesu, koordinaci práce mezi všemi roboty, které by byly potřeba k dokončení úkolů, a napájející je stejně jako stanoviště.
Hloubení regolitu pomocí robotů bylo prozkoumány dříve , ale obvykle v kontextu měsíce. Různé vzory výkopů jsou užitečné pro stavbu různých struktur a vzor, na který se tým RB zaměřil, byla spirála svažující se dolů. Taková struktura by mohla vytvořit stabilní, bezpečnou strukturu na relativně malé ploše na povrchu.
Příklad některých subtraktivních drah nástrojů, které by byly použity k vyhloubení tunelů stanoviště.
Kredit: Bier et al.
Modelování napětí a deformací na této konstrukci je klíčovou součástí projektu současné studie. Tým vyvinul prototyp fragmentu v měřítku 1 m x 1 m se vzory, které by jim umožnily efektivně vytvářet bezpečné a stabilní oblasti. Některé z těchto oblastí byly navrženy s ohledem na bydlení, včetně oddělitelných rostlinných ploch, které by mohly obsahovat hydroponicky pěstované rostliny.
Tuny a tuny regolitu by musely být odstraněny z jakéhokoli skutečného místa vykopávek. Tento regolit se používá jako materiál pro 3D tisk stabilního prostředí. Původně tým plánoval zkombinovat regolit s tekutá síra k výrobě betonu. Ale po zapojení materiálových vědců a průmyslového partnera specializovaného na robotický tisk s cementem se rozhodli pro použití betonu na bázi cementu tím, že se napojili na některé vodní zdroje Marsu. Vytváření cementu samo o sobě však vyžaduje infrastrukturu, takže jakýkoli takový plán na využití regolitu by musel počkat, až bude tato infrastruktura na planetě již zavedena.
Video pojednávající o tom, jak lze implementovat metodologii roje na pomoc při průzkumu Marsu.
Strukturování samotného stanoviště je také klíčovým hlediskem při navrhování, jaký by měl mít tvar 3D vytištěno . Tým se zaměřil na relativně porézní struktury, což jim umožnilo při její konstrukci použít méně materiálu. Struktury však měly stále pozoruhodně vysokou pevnost a odolnost a také poskytovaly dobrou izolaci před radiací a dopady mikrometeoritů, kterým se podpovrchová kolonie snaží vyhnout.
Některé z výhod tohoto přístupu jsou způsobeny jedním z největších hnacích motorů inovací – spolupráce. Projekt je koordinován laboratoří RB, ale zahrnuje partnery jak z TUD, tak externí komerční partnery. Tito spolupracovníci přinášejí odborné znalosti v oblasti civilního, leteckého a robotického inženýrství a aditivní výrobní technologie pro vývoj přístupu ke konstrukci robotického roje.
Příklad biotopu „oddenku“, který by měl relativně malou exponovanou plochu na povrchu, ale poskytoval by velký obyvatelný prostor v podzemí.
Kredit: Bier et al.
Tito spolupracovníci budou muset pokračovat ve spolupráci po dlouhou dobu, aby viděli tento projekt nakonec implementovaný na Marsu. Jako technologický demonstrátor má před sebou ještě dlouhou cestu, aby byl vůbec přijat jako koncept mise. Dr. Bier a její tým doufají, že budou pokračovat v prosazování konceptu vpřed a hledají budoucí možnosti financování jako součást této cesty rozvoje.
S trochou štěstí budou rojící se roboti a 3D tištěná cementová stanoviště hrát klíčovou roli v budoucím vývoji toho, co je zatím pouze sci-fi – podzemní město na Marsu.
Další informace:
arXiv - Návrh až robotická výroba podzemních biotopů na Marsu
TENTO - Implementované nápady OSIP — prosinec 2020
UT - Tento světlík z marťanského lávového tubusu je široký 50 metrů. Největší lávová trubice na Zemi měří pouhých 15 metrů
UT - Na Marsu nalezena podzemní kapalná voda!
Hlavní obrázek:
Koncept podzemního biotopu a robotů a zdrojů energie, které jej postaví a pohánějí.
Kredit - Bier et al.
