Se e quando decidirmos ir a Marte (e ficar lá), os colonos marcianos enfrentarão sérios desafios. Por um lado, o planeta é extremamente frio em comparação com a Terra, com uma média de -63 ° C (-82 ° F), o que é comparável à noite fria na Antártica. Além disso, há uma atmosfera incrivelmente fina que é respirável para humanos e criaturas terrestres. Adicione a isso a radiação e você começará a entender por que será difícil estabelecer Marte.
Mas, como diz o ditado, a necessidade é a mãe da invenção. E, para estimular o processo de invenção, a NASA fez uma parceria com a Bradley University of Peoria para lançar a competição Habitat Centennial Challenge impressa em 3D. Como parte do Centennial Challenges da NASA, patrocinado pela Diretoria de Missões Tecnológicas Espaciais, recentemente concedeu US $ 100.000 em dinheiro a cinco equipes por seus conceitos de design.
Os Desafios do Centenário da NASA foram iniciados em 2005 para envolver diretamente o público e produzir aplicações revolucionárias para os desafios da exploração espacial. O programa oferece prêmios de incentivo para estimular a inovação em pesquisa básica e aplicada, desenvolvimento de tecnologia e demonstração de protótipo. Para administrar a competição, a Bradley University também fez parceria com os patrocinadores Caterpillar, Bechtel e Brick & Mortar Ventures.
Para a competição, os participantes foram encarregados de criar representações digitais das características físicas e funcionais de um habitat marciano usando ferramentas de software especializadas. Um painel da NASA, especialistas acadêmicos e do setor concederam pontos à equipe com base em vários critérios, que determinaram quanto prêmio em dinheiro cada equipe vencedora recebia. Das 18 inscrições de todo o mundo, 5 equipes foram selecionadas.
Em ordem de quanto prêmio em dinheiro foram concedidos, as equipes vencedoras foram:
- Equipe Zopherus de Rogers, Arkansas - $ 20.957,95
- AI. SpaceFactory of New York - US $ 20.957,24
- Kahn-Yates de Jackson, Mississippi - US $ 20.622,74
- SEArch + / Apis Cor de Nova York - US $ 19.580,97
- Universidade Northwestern de Evanston, Illinois - $ 17.881,10
A competição de design enfatiza todos os desafios que a construção de um habitat de suporte à vida em Marte acarretaria, o que inclui as grandes distâncias envolvidas e as diferenças na atmosfera e nas paisagens. Em resumo, as equipes precisavam criar habitats que seriam isolados e estanques ao ar e também poderiam ser construídos usando materiais locais (também conhecidos como utilização de recursos in situ).
O concurso começou em 2014 e foi estruturado em três fases. Para a Fase 1, o Concurso de Design (que foi concluído em 2015 com bolsa de prêmios de US $ 50.000), as equipes foram obrigadas a enviar uma renderização do habitat proposto. A Fase 2, o Concurso de Membros Estruturais, focou em tecnologias de materiais e equipes necessárias para criar componentes estruturais. Essa fase foi concluída em 2017 com uma bolsa de prêmios de US $ 1,1 milhão.
Para a Fase 3, a Competição de Habitat no Local - que é a fase atual da competição - os competidores receberam a tarefa de versões fabricadas em subescala de seus habitats. Essa fase possui cinco níveis de competição, que consistem em dois níveis virtuais e três de construção. No primeiro, as equipes foram incumbidas de usar o software BIM (Building Information Modeling) para projetar um habitat que combina todos os requisitos e sistemas estruturais que ele deve conter.
Para os níveis de construção, as equipes deverão fabricar autonomamente elementos impressos em 3D do habitat, culminando com um habitat impresso em um terço da escala para o nível final. No final desta fase, as equipes receberão prêmios em dinheiro de uma bolsa de US $ 2 milhões. Como Monsi Roman, gerente de programa dos Desafios do Centenário da NASA, disse em recente comunicado à imprensa da NASA:
“Estamos empolgados em ver o sucesso desse grupo diversificado de equipes que abordaram essa competição em seus próprios estilos. Eles não estão apenas projetando estruturas, estão projetando habitats que permitirão que nossos exploradores espaciais vivam e trabalhem em outros planetas. Estamos empolgados ao ver seus projetos ganharem vida à medida que a competição avança. ”
As inscrições vencedoras incluíam o conceito da equipe Zorphues para um habitat modular que foi inspirado por estruturas biológicas aqui na Terra. O processo de construção começa com um lander (que também é uma fábrica de impressão móvel) alcançando a superfície e digitalizando o ambiente para encontrar uma boa "área de impressão". Em seguida, caminha sobre esta área e distribui veículos móveis para coletar materiais e depois sela no chão para fornecer um ambiente de impressão pressurizado.
O módulo principal é então montado usando componentes pré-fabricados (como câmaras de ar, janelas, controle atmosférico, banheiros, pias, etc.), e a estrutura é impressa em torno dele. A impressora então caminha para um local adjacente e imprime outro módulo usando o mesmo método. Com o tempo, vários habitats são conectados ao módulo principal que fornece espaços para a vida, recreação, produção de alimentos, estudos científicos e outras atividades.
Por seu conceito, a equipe do segundo lugar (Equipe AI. SpaceFactory) selecionou um cilindro de orientação vertical como a forma mais eficiente para o seu habitat Marsha. Segundo a equipe, esse design não é apenas o ambiente de pressão ideal, mas também maximiza a quantidade de espaço utilizável, permite que a estrutura seja dividida verticalmente com base nas atividades, é adequada para impressão 3D e ocupa menos espaço. espaço de superfície.
A equipe também projetou seu habitat para lidar com as mudanças de temperatura em Marte, que são significativas. A solução deles foi projetar toda a estrutura como uma concha flangeada que se move sobre rolamentos deslizantes em sua fundação em resposta a mudanças de temperatura. A estrutura também é uma concha dupla, com a concha externa (pressão) separada totalmente do habitat interno. Isso otimiza o fluxo de ar e permite que a luz filtre todo o habitat.
O próximo é o habitat de Khan-Yates, que a equipe projetou para ser especificamente adequada para suportar tempestades de poeira e climas severos no Planeta Vermelho. Esta cúpula em forma de coral consiste em um módulo de aterrissagem que se estabeleceria na região equatorial e, em seguida, imprimiria uma base e uma camada de apoio usando materiais locais. O braço de impressão passaria verticalmente para começar a imprimir a casca e o piso.
A concha externa é cravejada de janelas que permitem um ambiente bem iluminado, a concha externa é separada do núcleo e a forma da estrutura é projetada para garantir que as tempestades de poeira fluam em torno da estrutura. Em quarto lugar, estava a casa Mars X do SEArch + / Apis Cor, um habitat projetado para fornecer proteção máxima contra radiação, além de garantir luz natural e conexões com a paisagem marciana.
O habitat é construído por impressoras robóticas móveis, que são implantadas a partir de um aterro reutilizável de estágio único Hercules. O design é inspirado na arquitetura nórdica e usa “furos de luz” e aberturas de visualização no nível do chão para garantir que a luz do sol nas latitudes do norte chegue ao interior. As duas conchas externas (e sobrepostas) abrigam as áreas de estar, que consistem em dois espaços infláveis com CO transparente2 bolsos de janela inflados.
O quinto lugar foi para a equipe da Northwestern University pelo seu habitat marciano de design 3D, que consiste em uma esfera interna de concha fechada e uma cúpula parabólica externa. Segundo a equipe, esse habitat oferece proteção contra os elementos marcianos através de três características de design. A primeira é a forma interna da estrutura, que consiste em uma fundação circular, um vaso de pressão inflável que serve como a principal área de estar e a concha externa.
O segundo recurso é o sistema de entrada, que se estende de extremidades opostas da estrutura e serve como entradas e saídas e pode fornecer junções com futuros pods. A terceira característica são as vigas transversais que são a espinha dorsal estrutural da cúpula e são otimizadas para carregamento de pressão sob a gravidade marciana e as condições atmosféricas, além de fornecer proteção contínua contra a radiação e os elementos.
O layout do interior é baseado no habitat HI-SEAS (Análise e Exploração Espacial do Havaí) da NASA e é dividido entre "áreas úmidas" e "áreas secas". Essas áreas são colocadas em lados opostos do habitat para otimizar o uso dos recursos, concentrando-se neles de um lado (em vez de tê-los correndo por esse habitat), e o espaço também é dividido por uma parede retrátil central que separa o interior em áreas públicas e privadas.
Juntos, esses conceitos incorporam os objetivos do Desafio Centenário do Habitat Impresso em 3D, que é aproveitar os talentos dos inventores cidadãos para desenvolver as tecnologias necessárias para construir abrigos sustentáveis que um dia permitirão que os humanos vivam na Lua, Marte e além . Como Lex Akers, reitor da Faculdade de Engenharia e Tecnologia Caterpillar da Bradley University, disse sobre a competição:
“Estamos encorajando uma grande variedade de pessoas a criar projetos inovadores sobre como eles visualizam um habitat em Marte. Os níveis virtuais permitem que equipes de escolas secundárias, universidades e empresas que talvez não tenham acesso a grandes impressoras 3D ainda façam parte da competição, porque podem se unir àqueles que têm acesso a essas máquinas para o nível final da competição. . ”
Seguindo a tradição dos Prêmios do Centenário, a NASA está buscando um envolvimento público com esta competição para promover o interesse na exploração espacial e enfrentar os desafios futuros. Ele também busca alavancar novas tecnologias para resolver os muitos problemas de engenharia, técnicos e logísticos apresentados pelas viagens espaciais. Algum dia, se e quando os seres humanos estiverem vivendo na Lua, Marte e outros locais do Sistema Solar, os habitats que eles chamam de lar poderiam muito bem ser o trabalho de estudantes, inventores cidadãos e entusiastas do espaço.
Para obter mais informações sobre o 3-D Pinrted Habitat Challenge, consulte a página da competição.
