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如何通过3D打印想象火星上的生活

如果我们展示给你看呢, 如何使用3D打印, 雅各布斯和美国宇航局可以建造可居住的前哨基地, 在最偏远的地方,甚至离家更近的地方?

如何通过3D打印想象火星上的生活

大卫·鲍伊的热门歌曲已经过去48年了, 《首页》在电视上播出, 但问题在它的合唱, “火星上有生命吗??仍然是一种流行文化和科学现象.

支持未来的火星探索, 它的过去和其他遥远的太空位置取决于设计和建造宇航员在地表生活和工作的宜居场所. 究竟, 随着人口激增,对住房和首页的需求正迅速超过其承受能力. 来自麦肯锡全球研究所的估计 项目 到2025年,大约1.60亿城市居民可能难以获得体面的住房.

但如果我们向你展示雅各布斯和美国宇航局的科学家们是如何探索行星栖息地制造和组装技术的呢, 比如3D打印, 制定切合实际的方案, 无论是在陆地上还是在太空中,经济实惠且灵活的结构都能蓬勃发展?

 

  • 60 %

    估计从地球发射的材料节省了多少

  • 1

    建造日vs. 传统的5

“能够按需3D打印我们需要的任何结构或部件, 使用就地资源制成的原料, 能使我们独立于地球之外吗, 这样我们就可以发展我们自己的地面首页,并根据需要创建我们自己的备件. 另外, 我们可以在行星表面生产的任何东西都不需要从地球发送出去,这将节省发射这些材料的时间和成本——这对美国宇航局来说是一个改变游戏规则的因素.”

詹妮弗Edmunson

雅各布斯地质学家和太空制造工程师

为空间设计

前往火星的单程旅行将花费宇航员6到9个月的时间,一旦他们到达火星, 需要有适合他们居住的地方. 考虑到到达火星需要的时间, 而且,一旦进入太空,宇航员就不能把去商店买补给品添加到他们的待办事项清单中, 3D打印正在探索以前认为不可能的选择.

为修路做准备, 地球上的护堤和结构, 雅各布斯和美国国家航空航天局乔治C. 马歇尔太空飞行中心(MSFC)在亨茨维尔, 阿拉巴马州正在试验3D打印机,以及它们为一种被称为增材制造的过程所带来的好处.

和其他加法过程一样, 添加剂建设 首先将零件的计算机几何模型转换为3D打印机的一组打印说明. 然后, 结构被打印出来, 一层一层地, 使用定义的坐标和打印参数.

在设计这些结构时, 我们团队的首要任务之一是研究地球的土壤化学, 矿物学和地质力学特性——开发建筑材料的关键, 就地资源, 可以抵御火星的寒冷, 无空气和生锈的沙漠表面. 这些研究将有助于设计能够提供辐射和弹道防护的结构,并在低压环境下最大化结构支持.

据估计,3d打印首页和使用当地材料的建筑可以减少从地球运输的材料量60%到90%, 显著降低建筑成本和时间,甚至通过使用更少的材料和产生更少的废物来减少对环境的影响. 该团队已经成功地利用火星模拟物制造了水泥建筑材料,他们希望有一天能实现这一目标, 在对力量进行了更多的研究之后, 氧化障碍, 辐射屏蔽电位等, 他们将能够使用3D打印技术制造一个完整的前哨基地.

火星栖息地渲染图

远离这个世界的科技,离家更近

虽然在火星上建立3D打印首页的想法非常酷, 增材建筑技术的起源更加接地气. 雅各布斯甚至还在协助这项技术进入其他市场, 比如军事应用以及州和地方政府.

对于更广泛的社会来说,利用增材结构来解决地球上迫在眉睫的问题的潜力, 比如房地产危机, 特别令人兴奋. 近 3000万美元.S. 家庭 面临以下一个或多个问题:成本负担、过度拥挤和空间不足. 在世界范围内, 而发展中国家的大城市一直在以每年接近5%的速度增长, 贫民窟和棚户区的增长速度几乎是现在的两倍.

增材结构是适应性强的,按需的,可以在各种设置中使用. 这项技术可以在一天内建成简单的军事基地住房, 而不是通常的五个. 目前,在美国的住宅.S. 需要半年多的时间来建造. 3D打印成本更低, using just half the material used for typical builds; and it also requires fewer personnel – which could free up more time to build additional structures to help bridge the housing gap.

最近,在雅各布斯的支持下,美国宇航局MSFC太空制造团队的成员开发了一种 全尺寸增材制造系统 为了美国.S. 伊利诺斯州尚佩恩的陆军工程兵团(COE)研究实验室. 欧洲委员会和美国.S. 夏威夷州有兴趣使用这项技术来减少从大陆进口材料的需求. 想象一下,在面对美国面临的问题时,这项技术可以实现什么.S.中国的传统首页,如道路和供水系统.

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