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Houston Association for Space and Science Education.
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自己住的房子自己印 - 火星3D列印棲息地設計大賽

自古所云,萬丈高樓平地起,蓋房子是規模龐大且曠日廢時的工程。也因為如此,能夠在不同環境並快速搭建的房屋設計便應運而生,不只價格低廉,外觀也不若貨櫃屋般單調。那麼,如果將場景移到資源極難開發的外星球,是否就更能凸顯出快速搭建居住屋的重要性呢?

電影《絕地救援》中的火星居住艙[1]

  在外星球建立居住地的構想,早在太空探索時代來臨前便被提出。

  舒適地居住是人類的基本權利,但在資源豐富卻極難開發的外星球就是極待解決的問題。有鑑於此,應用能夠快速搭建房屋的建築技術,就是設計居住地的一個相當有吸引力的選項。

  目前而言,漸趨成熟的3D列印技術似乎是最好的選擇。現今許多建築已開始應用此技術以求快速建造完成,如杜拜的全球首座3D列印辦公室,僅花費17天就完工。



全球首座3D列印辦公室[2]



  為鼓勵大眾參與,NASA及其合作夥伴於2014年舉辦火星棲息地設計大賽,目標是建造能承受強烈太陽輻射與極端溫度變化,內部具備加壓設備,並應用3D列印技術的棲息地。

  競賽共分三個階段,前兩階段主要是提交平面設計圖與材料技術構想;第三階段中,參賽隊伍需使用建築資訊模型設計虛擬火星房屋結構。依據規則,火星棲息地必須有至少1000平方英尺的空間,降落後要能自主組裝足夠4個人生活一年,同時還要有空間放置與火星上生活有關的機械和用具。

  這些模型將根據完成度、佈局、3D列印可行性和美學進行評分。從來自世界各地的18支隊伍中,今年7月決選出前五名,以下就來看看得獎者的設計特色。



NASA火星棲息地設計大賽[3]



第一名Zopherus團隊



  提出的設計為外觀類似蜘蛛的吊艙,並有金屬圓頂以保護3D列印機與混凝土攪拌機,材料取自火星的冰、氧化鈣和火星岩石。當房屋印製完畢後,吊艙會自動抬起並移至下一個地點。



Zopherus團隊棲息地設計概念[4]



第二名AI. Space Factory團隊



  提出的設計為垂直的圓柱體,外形單純並適合列印,內部房間為分層設計並有個人獨立封閉的空間,外牆更具備熱膨脹與隔熱的設計,外觀樸實無華但頗具實用價值的設計獲得不少評審與媒體青睞。



AI. Space Factory團隊棲息地設計概念[5]



第三名Kahn-Yates團隊



  提出的設計類似半個蛋殼,外殼有許多洞以讓光線透入,外殼與內部居住核心的空間種植植物以過濾空氣,整體結構強度可抵禦大規模沙塵暴。但從設計概念看來,內部的巨大迴旋樓梯讓空間利用度大幅降低,也是整體設計最具爭議之處。



Kahn-Yates團隊棲息地設計概念內部構造[6]



第四名SEArch+/Apis Cor團隊



  提出的設計外形與一般建築無異,優點在於滿足最大陽光入射量並屏蔽輻射線,將使用一種特殊混凝土來列印建築。



SEArch+/Apis Cor團隊棲息地設計概念[7]



第五名美國西北大學團隊



  提出的設計為一個能迅速列印且橫樑強度增強的簡單圓頂,內部空間雖然沒有很寬敞,但布局實用,符合簡單優先的設計主旨。



美國西北大學團隊棲息地設計概念[8]



  隨著登陸火星成為現今太空探索的階段目標,加上鼓勵來自民間的技術、資金與創意投入,催生出NASA火星棲息地設計大賽。這個大賽尚未落幕,或許最後階段或看到更多出乎意料的設計,但至少可以肯定,因為帆布長期受壓破裂造成的爆炸性減壓現象,不會出現在這些設計中了。



文章參考來源:



[1] STMD: Centennial Challenges(檢索日期2018/08/14)

https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/centennial_challenges/3DPHab/index.html

[2] NASA 3D-Printed Habitat Challenges(檢索日期2018/08/14)

http://3dpchallenge.tumblr.com/

[3] Team Zopherus(檢索日期2018/08/14)

https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/centennial_challenges/3DPHab/Zopherus-image7

[4] Ai-Spacefactory(檢索日期2018/08/14)

https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/centennial_challenges/3DPHab/Ai-Spacefactory-image2

[5] Team Kahn-Yates(檢索日期2018/08/14)

https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/centennial_challenges/3DPHab/kahn-yates-image4

[6] Apis Cor wins NASA prize money for 3D-printed Martian habitat design (檢索日期2018/08/14)

https://sk.ru/news/b/news/archive/2018/08/06/apis-cor-wins-nasa-prize-money-for-3dprinted-martian-habitat-design.aspx

[7] Northwestern University (檢索日期2018/08/14)

https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/centennial_challenges/3DPHab/NorthwesternU-image2

[8] Northwestern's Martian Habitat (檢索日期2018/08/14)

https://sites.northwestern.edu/nasachallenge/



圖片引用來源:

[1] https://pansci.asia/archives/85633, retrieved August 14, 2018

[2] https://news.tvbs.com.tw/tech/655765, retrieved August 14, 2018

[3] https://www.nasa.gov/feature/nasas-3d-printed-habitat-challenge-phase-iii, retrieved August 14, 2018

[4] http://bustler.net/news/tags/competition/326/6715/nasa-announces-top-five-winning-projects-for-their-3d-printed-habitat-competition/competition-news, retrieved August 14, 2018

[5] https://www.f3nws.com/news/nasa-backs-designs-for-3d-printed-homes-on-mars-337cf38900c, retrieved August 14, 2018

[6] http://www.crainsdetroit.com/article/20180713/blog016/665926/the-latest-albert-kahn-building-design-is-on-mars, retrieved August 14, 2018

[7] https://www.nbcnews.com/mach/science/nasa-s-mars-habitat-contest-yields-some-odd-looking-dwellings-ncna897386, retrieved August 14, 2018

[8] https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/centennial_challenges/3DPHab/NorthwesternUniversity, retrieved August 14, 2018



 



 



 

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