Как построить марсианский дом

Сооружения Marsha н поверхности Красной планеты

Поверхность Марса глазами аппарата Curiosity

Хотозан добывают из хитинового покрова креветок им подобных созданий

Гаечный ключ из биолита

В 2018 году исследователи из NASA смогли вырастить из грибов «стул». Выглядит грубо и страшно, но в будущем технология может быть улучшена

Исследователи из Северо-Западного университета выдвинули другое предложение: серобетон. Большинство бетона на Земле, основного строительного материала, требует воды, смешанной с цементом и гравием. Сера, широко распространенная на Марсе, может занять место воды, придавая бетону нужную форму. В исследовании, представленном в журнале Construction and Building materials в декабре 2015 года, и размещённом в интернете, ученые проверяли различные составы смеси из серы и марсианской почвы, и нашли наилучший рецепт для строительного материала на Красной планете.

Серобетон уже используется в течение многих десятилетий. Из него делают трубопроводы и декоративные конструкции. В исследовании отмечается, что методика исследования была относительно простой: сначала готовили искусственную марсианскую почву с теми же химическими и минералогическими свойствами, что и у настоящей марсианской почвы, просто покупая всё необходимое (Время сделать марсианский террариум!), затем нагревали почву с серой в различных соотношениях, потом тестировали бетон, как физическими воздействиями, так и с помощью компьютерного анализа.

«Все материалы есть на месте, нет никакой необходимости везти их, и это делает строительство непрерывным, — говорит Кусатис, — вам ещё могут понадобиться солнечные батареи, чтобы использовать солнечную энергию, но не более».

Вещество также можно переплавлять и переделывать, то есть использовать повторно. Главный недостаток, по словам Кусатиса, состоит в том, что серобетон не очень устойчив к воздействию высоких температур. Если постройка из серобетона воспламенится, материал может расплавиться. Будущие исследования должны определить, как можно увеличить его термостойкость. Исследователи также хотели бы лучше понять, как проходят химические реакции в этом веществе, чтобы достичь наилучшей прочности и оптимизировать производственный процесс.

Мелоди Яшар — сооснователь Space Exploration Architecture (SEArch+), компании, которая занимается разработкой инженерных проектов по созданию условий для жизни на Марсе. В своей практике применяет экспериментальные, архитектурные и интерактивные методы проектирования. Разрабатывает дизайн для телеробототехнических систем для полета на Луну и Марс. Магистр по взаимодействию человека с компьютером в Университете Карнеги-Меллона. Магистр архитектуры в Колумбийском университете. Преподает на кафедре архитектуры в Институте Пратта.

Mars X-House: новое слово в освоении других планет

— Как будет происходить освоение Марса? Какие первые шаги?

— После посадки ракеты на Марс роботы начнут автоматически исследовать окружающую среду и искать подходящий участок для лагеря колонизаторов. Затем мы приступим к добыче местных материалов. Роботы будут искать необходимую почву и использовать добытые материалы для 3D-печати.

— Почему вы выбрали именно воду для этого?

— В качестве строительного материала мы планировали использовать лёд. Научно доказано, что на глубине в несколько сантиметров под поверхностью Марса есть вода. А вода — естественный щит, она сможет защитить астронавтов от солнечной и прочей радиации.

— Как выглядит предполагаемая конструкция марсианского лагеря?

— Внешняя часть представляет собой надувную мембрану. Внутренняя включает кубы из льда, которые мы планируем создавать при помощи 3D-печати. По сути, лагерь — это надувная мембрана в виде пузыря, покрытого льдом изнутри. Внутреннее пространство содержит комнаты и жилые помещения для четырех астронавтов. Также продумана отдельная гостиная, чтобы они могли там работать.

— Что было дальше, после того, как вы подали заявку на конкурс?

— Первую проектную заявку мы подавали на конкурсе в 2015 году. Она называлась Mars Ice House. После первой фазы конкурса с нами связались представители инженерно-технического отдела НАСА. Они предложили продолжить исследование в данном направлении и развить нашу идею. Так мы пришли к проекту под названием Mars Ice Home.

Что мне снег, что мне зной, когда Марс со мной

— Как менялся проект дальше?

— На третьем этапе конкурса мы изменили строительный материал. Отказались от льда и воды и перешли к использованию местной почвы. В итоге наша концепция получила название Mars X-House. Помимо марсианской почвы, в строительстве мы планировали использовать полиэтилен, то есть пластик. Строительство мы хотели завершить в течение одного года.

— Почему вы выбрали пластик?

— Полиэтилен и пластик высокой плотности могут защитить команду от радиации, а для нас безопасность экипажа превыше всего. Внутри общего пространства мы планировали, во-первых, общий рабочий зал, в котором, например, астронавты смогут проводить геологический анализ местных образцов почвы. Во-вторых, четыре жилые каюты, в которых члены экипажа смогут отдыхать или работать отдельно, а также кают-кампанию, в которой можно собираться вместе.

— Расскажите подробнее о концепции вашей системы и о том, какие технологии будут вами применяться?

— В рамках проекта Mars X-House мы пришли к функциональному разделению рабочего и жилого пространства. Концепция нашего проекта напоминает другие концепции автономных систем с поправкой на Марс. Мы планировали, что ракета совершит посадку на поверхность Марса, и посадочный модуль транспортирует всё необходимое для 3D-печати. Это будут 3D-принтеры и робоплатформы, позволяющие автономно напечатать внешнюю оболочку среды обитания.

Основа — это симуляция печати пластика и движения роботов. Именно так будут работать 3D-принтеры. Итоговая концепция выглядит так: внешняя часть среды обитания печатается из почвы Марса, а внутренние элементы выполняются из пластика и плотного полиэтилена. Просто мы знаем, что в марсианской почве содержатся токсичные элементы, которые могут быть опасны для людей.

— Как будет происходить печать внешней части?

— Сначала печатается фундамент, а затем — внутренние элементы из пластика. В последнюю очередь из марсианской земли печатается внешняя оболочка. Астронавтам не придется напрямую контактировать с ней.

Конкурс НАСА позволил нам осуществить некоторые элементы задуманного. Например, один из них был отпечатан на 3D-принтере в студии в Бостоне. Для нас очень важны эти испытания, поскольку мы проверяем возможность автономной 3D-печати при помощи роботов и учим их размещать пластиковые элементы внутри напечатанной структуры.

По окончании конкурса и 3D-печати мы провели гидростатическое испытание. Мы просто наполнили элементы водой, чтобы проверить на водонепроницаемость. Нам очень повезло: мы смогли удержать воду внутри на высоте 30 см, и этого было достаточно для победы в конкурсе. Наша работа направлена на переосмысление концепции автономной среды обитания в краткосрочной перспективе для того, чтобы помочь человечеству, которое живет на Земле, и в долгосрочной перспективе для того, чтобы обеспечить жизнь на Марсе.

О 3D-печати и домах на Марсе

— Сегодня достаточно много проблем с 3D-печатью домов. Например, из-за необходимости их армировать. Как вы решаете эту проблему, ведь перевозить арматуру с Земли неудобно и дорого?

— Чем больше построят на Земле таких домов, которые можно строить на Марсе, тем больше вероятность, что в дальнейшем похожие дома будут находиться на Красной планете. К настоящими домам на Марсе мы приблизимся только в будущем. Но еще до строительства жилья придется построить и обслуживать инфраструктуру для него: дороги и прочее.

— Какие принципы закладываются в строительство и сооружение домов на других планетах?

— В первую очередь важно, чтобы жилье было закрытым, но позволяло астронавтам видеть всё происходящее снаружи. Для этого необходим натуральный свет. С точки зрения здоровья нужно, чтобы жилье защищало астронавтов от радиации. Это делается через дизайн, инфраструктуру и архитектуру здания, но с участием используемых материалов. Для первой, флагманской миссии на Марс нужно убедиться, что места для хранения вещей достаточно. Это же касается разделительных зон, чтобы все могли заниматься своими делами, проводить эксперименты и тому подобное.

— Марс по сравнению с Землей получает меньше солнечного света. Не будут ли такие дома слишком мрачными, а люди страдать от депрессии?

— Естественно, при экспедиции на Марс астронавтам придется сильно подстраиваться под условия. Только чтобы добраться на Марс, потребуется не менее 7-8 месяцев. Предлагать астронавтам бункеры в силу огромной радиации показалось не лучшей идеей. Астронавты не будут получать доступ к солнечному свету. Лететь более полугода, а затем находиться под землей — не лучшая идея. На помощь пришла идея с 3D-принтерами. Подобные дома будут построены над поверхностью и в них буду окна. Так астронавты смогут наблюдать происходящее вокруг и быть достаточно защищенными.

— В России много талантливых людей. Могут ли они также участвовать в конкурсах НАСА?

— Это возможно. Мне это знакомо не понаслышке, поскольку я работала с российской командой. Всё было хорошо, но есть одна проблема. Единственное ограничение заключается в том, что НАСА — часть правительства США, призовые деньги могут получить только граждане этой страны. Участвовать-то вы можете, но денег получить не удастся.

— Хотели бы вы поучаствовать в экспедиции на Марс, а не только строить для Марса?

— Мне часто задают этот вопрос, и я отвечаю: «Нет». Вы видели капсулы, в которых мы жили? Это очень тяжело и некомфортно. Хочу ли я стать первым человеком, который полетит на Марс? Наверное, нет. Но если через 100 лет эти путешествия станут обычным делом, я уверена, что они будут комфортными. К сожалению, в данный момент добраться с комфортом даже до МКС не представляется возможным.

Читайте также:

— Ученые достигли рекордного преобразования солнечной энергии в топливо

— Создан способ искоренить паразитов, перекрыв все пути их метаболизма

— После введения российской вакцины у добровольцев нашли 144 побочных эффекта