未來人類在火星上的家:3D 列印冰屋

作者 | 發布日期 2015 年 10 月 04 日 12:00 | 分類 3D列印 , 尖端科技 follow us in feedly
www.marsicehouse.com

麥特戴蒙主演的電影《絕地救援》描述受困火星的太空人如何求生的科幻故事,不過若人類真的要在火星上進行長期定居任務,可不希望淪落到麥特戴蒙在片中的困境,而要能好好的打造火星住宅才好,不過,若是建築材料得從地球運去,那成本可就太高了,最好能取材於火星,用 3D 列印的方式建成,為此,美國航太總署(NASA)舉辦了「3D 列印火星屋」挑戰賽(3D Printed Habitat Challenge),第一名出爐,得獎的是太空探索建築(Space Exploration Architecture,SEArch)與雲端建築工作室(Clouds Architecture Office,Cloud AO)的火星冰屋(MARS ICE HOUSE)。



NASA 於 2015 年 9 月底宣布發現火星有液態水的證據,而科學家更早已知道火星上有許多冰,在火星的高緯度地區,有暴露的冰冠,或是地面下不深處就有大量的冰,因此只要登陸火星時,選擇有大量冰或水的地區,就可以取之於當地,用冰來做為建築材料;同時,水也是太空人生存及種植農作物不可或缺的資源,因此取用水與冰可說是一舉兩得。

對於火星的嚴酷環境來說,冰屋也是個相當理想的選擇,這是因為水與冰的特性是能讓可見光穿透,但是對更高能量的輻射線屏蔽效果相當好。在火星,由於大氣層稀薄,宇宙射線與太陽的輻射會對人體造成相當大的威脅,冰屋的結構是雙層構造,可擋下有害的輻射線,同時又能讓可見光穿過,讓內部溫暖,並能種植作物,內層冰殼內部鋪有一層氣凝膠,用來做為絕緣材料,保持居住區溫暖,又不會讓冰殼融化,居住區有私人空間與共用空間,並有垂直式的水耕農園,提供食物與氧氣。

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登陸選擇的地區會是有冰冠或是地下不深處就有冰的寒冷地區,終年溫度都在零下,不過在火星稀薄大氣層的的低氣壓下,冰會直接昇華為氣體,因此建造冰屋時外層要先以用大力馬(Dyneema)防彈纖維強化過的氟塑膜塑膠外襯包覆,氟塑膜具有高透光、不易沾染塵土、抗靜電與極為耐用的特性,膜內部填充較高氣壓的大氣,讓內部的冰屋不會昇華消失掉。

而建造冰屋的方式,則是先捕捉由冰昇華而成的水蒸氣,施以陽光的熱能化為水,成為水之後,用機器人將水混合纖維與氣凝膠,一層層的噴出結構,近距離噴頭可確保水噴上結構時就會重新結冰,機器人會自己列印出往上攀升的軌道,因此可以用 3D 列印的方式往上一層層印出整個結構,這個建造方式已在地球上實驗成功。

火星冰屋讓研發團隊拿下 NASA 「3D 列印火星屋」挑戰賽第一名大獎,奪下獎金 2.5 萬美元,或許未來人類移民火星時,第一批先鋒可能就是住著這樣的 3D 列印冰屋了。

(Source:YouTube

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