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我们未来的家,到底在哪里?


文章作者:www.ruinet.org.cn 发布时间:2020-03-24 点击:1799



生活舱的形状类似于漂浮的充气吊舱结构

2020年2月初,备受关注的月亮村项目迎来了新的进展。高级官员建筑设计办公室和欧洲航天局(欧空局)正式签署了一份合作备忘录,以进一步发展对月球村项目的研究,并为月球表面的第一个永久住所建立一个概念框架。另一方面,新签署的协议将更加注重人居模块的研究和开发。一旦完成,他们将公布他们的研究成果,以鼓励更多的“月球和火星表面相关技术发展的长期、可持续探索”。

月亮村是一个多方开放的概念,致力于让月亮成为一个真正的全球合作的地方。事实上,在太空中创造人类栖息地的研究从未停止过。许多建筑设计师长期以来一直关注其他星球和空间。他们希望创造一个适合人类居住的空间,并继续人类活动。这不是“征服”或“回归”,而是“旅程”和“延续”。

月亮村计划

1969年,北京时间7月21日凌晨4点17分39分,经过12分钟的动力下降,阿波罗11号登月舱“鹰”号终于带着两名宇航员成功降落在距地球38万公里的月球表面,位于月球正面的静海基地。阿波罗11号着陆六个半小时后,尼尔阿姆斯特朗走出登月舱,开始走下梯子。四分钟后,阿姆斯特朗在月球上留下了第一个人类足迹。

“这对个人来说是一小步,但对人类来说却是一大步。”

51年后,每个人仍然对登月感到兴奋。可以说,这一步是人类扩大认知的一大步。自从人类打开了通往月球的通道,不断运输的月球探测器逐渐揭开了月球神秘的面纱,地球上唯一的卫星似乎在向每个人招手。当然,人类的步伐不止于此。建造月球栖息地已经成为研究人员越来越强烈的愿望。

月球村住宅模块需要永久充气式充气罐来容纳更多的居民

根据英国《每日邮报》网站上的一份报告,2016年,欧洲航天局(ESA)局长约翰迪特里希沃纳(John Dietrich werner)宣布了一个国际“月球村”的想法,这是一个将全世界航天国家的力量联合起来的计划。他描述的月球村类似于一种合作营地,但它只建在月球表面。所有国家、企业、大学、非营利组织和个人都可以向月球派遣人员和机器人,在那里开展各种科学、探索甚至商业项目。

月球村住宅模块需要永久充气式充气罐来容纳更多的居民

为了展示月亮村的国际性和合作性,该项目不属于欧空局,而是移交给位于奥地利维也纳的非政府组织月亮村协会。任何组织或个人都可以加入这个协会。

2019年,SOM与欧洲航天局(ESA)和麻省理工学院(MIT)合作设计了月球村项目,并在月球表面建造了第一个人类定居点。欧空局总干事约翰-迪特里希维尔纳说:“欧空局和像索姆这样的全球性公司之间的合作是月球村概念的精神实质的一个很好的例子:私人和公共、空间和非空间实体的结合将使我们能够以包容和可持续的方式登陆月球。”

该项目于2019年4月9日正式宣布。月球村符合欧空局未来的探索计划和美国航天局旨在“使人们能够可持续地生活在太空中”的“战略计划”。整个设计的目标是解决一系列复杂的小行星生存问题。如何实现自给自足和充分利用自然资源是主要的设计问题。

“我们与欧空局的合作是解决行业中最复杂问题的新方法。我们非常高兴庆祝这个里程碑,它将把我们的合作推向一个新的水平。我们共同创造了一种新型建筑。在一个至今仍被认为不适宜居住的地方,我们建造了一座可以继续人类活动的建筑。”SOM的设计伙伴科林库普说。

月亮村建筑模型

因为月亮村是在月亮环境下建立的,所以位置非常重要。2019年,SOM建筑公司宣布了一项永久月球村的计划,其中包括对月球周围环境和月球村项目的详细介绍。月亮村位于沙克尔顿环形山的边缘,靠近月亮的南极,可以全年接收持续的阳光。基础设施和住宅建筑将被用来收集阳光用于能源利用。

月亮村建筑模型

月亮村的建筑布置在定居点火山口附近的供水区,并有相互连接的交通系统。此外,通讯塔将被放置在月球的最高山脊上。月球上的关键资源是水,水以冰的形式分布在月球南极的低气压附近。在月亮村,这些水资源将被提取出来以产生可呼吸的空气,并用作火箭燃料来运输和支持工业活动。

由于这些条件,该栖息地将能够利用能源和建立必要的生命支持系统,以及原位资源利用(ISRU)实验,这些实验可以从月球的自然资源中产生有用的元素。此外,可以提取水冰沉积物来生产可呼吸的空气和火箭推进剂,用于运输和工业活动。

计划中引入的月亮村由一系列充气压缩室组成,可容纳工作空间、生活空间、环境控制和生命支持系统。该建筑在三至四层之间,模块可以膨胀和扩展,以确保未来对居住空间不断增长的需求。每个建筑模块都装在一个保护壳里,以抵御极端温度、抛射物、灰尘和太阳辐射。

三组竖向刚架结构和一个充气壳结构共同构成混合结构体系,创造一个开放自由的内部空间

就具体的住宅模块问题而言,三组竖向刚架结构和一个充气壳结构共同构成混合结构体系,创造一个开放自由的内部空间。每个模块可以容纳4到6人,并有四个加压齿轮。这些住宅将被分组,然后连接成集群以增加动力。

"月亮村必须能够在不适宜的环境中支持人类的生活。"库普说,“我们必须考虑以前从未考虑过的问题,如辐射防护设施、低气压、呼吸困难等。”

跨学科团队利用他们的项目经验。作为总体规划者,SOM负责监督建筑、工程、城市规划和可持续设计。欧空局提供欧洲宇航员中心和欧洲空间研究和技术中心的专业知识,而麻省理工学院参与航空航天工程部分。

Moon housing

Moon topia Moon Utopia

关于在太空中创造人类栖息地的研究从未停止过。在地球以外的这些星球上,扩大生存空间并继续人类活动的建筑将空间与非空间实体联系起来,这样人类就可以以可持续的方式在其他星球上生活。

2017年,英国福斯特建筑事务所发布了一份关于天星风格3D打印建筑的提案。一年后,第一届概念与空间建筑设计国际竞赛在《十一》杂志网站上发布,“月亮乌托邦”,邀请了来自世界各地的思想家、建筑师、设计师、艺术家、学者和梦想家,为“月亮乌托邦”提供一个创造性的解决方案,实现一个能够生活、工作、研究甚至容纳旅游线路的自给自足的月亮群体。以下是本次比赛的两个设计。

第一个设计方案是月球测试实验室,灵感来自“俄罗斯的陶瓦”。这个实验基地是月球生命和太空探索的未来愿景。设计理念非常简单:人口向月球的逐渐迁移将在几年后缓慢进行。从一开始,它将简单而单独地满足宇航员群体的生活和研究需求,并逐渐满足更多人的使用需求。

它将在空间中提供一个种植水果和蔬菜等植物的空间,并尝试3D和4D打印,这样人们就可以生活在这个新的环境中。最重要的是,职业宇航员将与那些热心的太空旅行者携手合作,寻找一种全新的、有吸引力的生活方式来缓解和拯救日益艰难的地球环境。

月球实验基地的住所是一个豆荚状的小屋,包括私人宿舍、公共房间、温室、实验室和维持月球生命的必要操作室。在“豆荚体”和最外面的保护膜之间是一个可居住和不可居住空间之间的保护性“灰色空间”。

它最重要的结构是外层保护膜。基于简单的折叠原理,可以进行3D打印和现场组装。这是一种可编程的碳纤维材料,通过感应太阳风的压力变化而连续成形。它还具有再生水和氧气的能力,这是项目的重点。月球表面的太阳风包含某些氢原子,这些氢原子可以被外壳捕获、储存并转化为有用的氧原子,从而有助于维持栖息地的生命。

第二个设计的名字是“月亮之眼”。月球表面布满了数千个环形山,直径从几公里到几百公里不等。这些环形山为太空建筑提供了自然基础,尤其是南极附近的环形山,它们几乎可以连续接收太阳辐射,表面温度波动很小。科学家还认为,南极洲的一些环形山甚至有水,这对月球的定居至关重要。

月亮之眼

每个抛物线形陨石坑的保护层可以作为望远镜观察广阔的宇宙,因为它们不受大气衍射的限制,而且这些望远镜可以达到前所未有的角度和分辨率。

然而,由于月球易受小行星碰撞的影响,我们需要找到一些发射激光束的太空掩体来改变这些小行星的路径,以避开月球上的建筑物。激光束的能量来自储存的太阳能或大型小行星的核能。

圆顶覆盖的陨石坑将作为人类居住的月球基地。这个陨石坑足够大,可以容纳大量的建筑。这些建筑将位于月球表面之下,以模拟地球上的生态环境,并且在穹顶之下将有第二个投影层。

基于此,设计计划是创造一个“月城乌托邦”,这将是人类从未体验过的生活方式。

通过分析城市规划的功能和需求,在建筑环境和人类行为之间建立联系;通过划分和绘制不同大小的生活区域,给用户带来灵活方便。

月球实验基地

丰富的城市景观被月球表面的环形山反射,就像表面下的彩虹花园。利用陨石坑中的凹陷空间和圆形穹顶,在月球上创造一种“穹顶下”的生活方式。环形管道的输入和输出,即水平和垂直交通组织,连接着所有的建筑物。居民可以通过“月亮的眼睛”仰望星空,同时感受到月亮的心跳。

生活在火星上

使用合理的材料在火星上建立生命群体

除了在月球上的项目,其他设计师长期以来一直关注其他星球和太空。最近,TechCrunch报道称,美国宇航局选择了位于休斯顿的Axiom Space来建造国际空间站的第一个商用生活舱。该舱将被用作未来商业太空任务、室内实验和技术开发的目的地,商业太空旅行者将乘坐飞机到国际空间站,通过诸如SpaceX Crew Dragon和波音Starliner之类的载人飞船进行更经常的操作。

由设计师飞利浦斯塔克设计的世界上第一个商业空间站居住舱被比喻成“一个鸡蛋”。它有柔软的墙壁,完美地协调人体在零重力下的运动。在这个设计灵感的开始,我希望给人一种回到母亲子宫的感觉。这种环境可以让空间站上的人感到舒适和安全。

“一个鸡蛋”商用住宅舱

早在2015年,美国宇航局就举办了一场使用3D打印技术建造火星基地的竞赛。共有30件作品进入重新选择阶段。本次设计竞赛要求机器人能够使用3D打印技术,并使用当地材料作为建筑材料来建造火星住所。这些设计模型利用合理的想象力来建造建筑,并展开将来会在火星上定居的建筑。

使用3D打印技术

建立火星基地

火星金库)的设计模型

设计者:托马兹迪兹杜斯辛斯基

在地球上,像意大利的“万神殿”这样有穹顶的建筑可以屹立数千年,经得起时间的考验。设计师兹德尤斯辛斯基希望他的“火星保险库”计划能在火星的恶劣环境中同样持久。在该计划中,“火星穹顶”可以使用一个充气脚手架来引导3D打印机器人工作。机器人将利用火星的沙子堆积物来建造水泥住所。蜂巢状隔热层设计用于屏蔽辐射和小陨石。

Staye A While)

设计者:Staye团队

这个螺旋地下结构应该建在火星赤道附近的地下,那里有大量的地下冷冻水资源。施工过程中挖出的冰可以饮用,住宅可以建在地下以屏蔽宇宙射线,也可以很好地隔热。

Lava Hive

Designer:Team Lava Hive

该团队希望使用充气式生活舱在火星上建造住宅,这样它们可以在到达火星之前放气和储存,为航天器节省空间,并在到达火星后充气和膨胀。然而,他们以后需要用火星沙来建造连接这些充气模块的通道。

Marsapia)

设计者:火星地形情报合作

火星沙子里有两种珍贵的资源:铁和硅。设计团队希望将这两种元素从火星土壤中分离出来,建造一个球形结构的住宅。这是一个由铁格子结构和像花岗岩一样坚硬的玻璃组成的住宅,它可以保护火星居民免受辐射、小陨石和火星表面的沙尘暴。

冰屋)

设计师:搜索/云建筑办公室

与其他使用土壤作为建筑材料的团队不同,这个团队使用冰。火星北极的冰盖和冻土下有大量的水冰。他们提议使用一种特殊的3D打印工艺来建造宇航员在火星北极的住所。水冰可以很好地吸收辐射来保护宇航员。凤凰号在2008年火星北半球的夏天降落在火星北极。在凤凰号任务期间,火星北极的最高温度为-19.6℃,最低温度为-97.7℃。

软体动物L5)

设计师:LeeLabs

这个方案看起来可能不太令人满意,但它是一个非常酷的设计。它将可充气的生活舱包裹在一个玻璃穹顶结构中,这种结构用来自火星的当地材料以3D形式印刷。这相当于宇航员在火星上有一个庭院。

甜甜圈屋设计者:皇家建筑师事务所

这个甜甜圈状的房子是由玄武岩粘土加纤维制成的。圆形设计允许住宅被分成独立的隔间。如果其中一些被陨石损坏,其他部分仍然可以为宇航员提供住宿。

迷宫)

设计师:Rustem Bashev

这是为将来火星成为一个受欢迎的旅游目的地而设计的。它的迷宫形状可以无限扩大。迷宫计划可以无限扩大建筑规模。它将利用核能将火星沙与粘合剂混合。机器将向前移动,同时挤压合成建筑材料,如牙膏。

SOM建筑设计公司

SOM建筑设计公司

美国索姆建筑设计事务所成立于1936年,是世界顶级设计事务所之一。该公司由路易斯斯基德莫尔和纳杉尼尔欧文斯于1936年在芝加哥创立,1939年后由约翰美林加入。1937年,他们在纽约成立了第一家分公司。工作领域包括建筑设计、结构和土木工程、机械和电气工程、工程设计、城市设计和规划、室内设计、环境艺术、战略研究、项目管理和历史遗址维护。索姆对建筑技术和设计质量的贡献是20世纪世界建筑领域最重要的成就之一。该公司一直站在世界建筑设计和建筑行业的前沿,在1961年和1996年两次获得美国建筑协会的最高荣誉奖。自成立以来,已在50多个国家完成了10,000多个设计项目,包括办公楼、银行和金融机构、政府大楼、医疗机构、宗教建筑、机场等。

欧洲航天局(欧空局)成立于1975年,是一个致力于空间探索的政府间组织,有22个成员国,总部设在法国巴黎。欧洲航天局的太空飞行计划包括载人太空飞行(主要是通过参与国际空间站计划)。向其他行星和月球发射和运行无人驾驶任务;地球观测、科学和通信;设计运载火箭;维护主要的航天发射场,位于法属圭亚那库鲁的圭亚那航天中心。2019年9月2日,欧洲航空局的“沈峰”气象卫星与航天探测技术公司的“星链44”卫星相撞。欧洲航天局对其所属的一颗卫星采取了紧急变轨行动,避免了可能的“空间交通事故”。

王文编辑韩哈哈(实习)向建筑论坛Slashcube GmbH测试实验室11杂志腾讯空间

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