通過與ICON合作，NASA有信心到2040年在月球上建立3D打印房屋

2023年10月17日，南極熊獲悉，據(jù)《紐約時報》報道，隨著NASA 不斷達到新的里程碑，NASA 有信心在月球上 3D 打印房屋的計劃步入正軌。通過與德克薩斯州 3D 打印建筑公司ICON的持續(xù)合作，NASA希望到 2040 年在月球上 3D 打印房屋，作為其阿耳忒彌斯（Artemis）任務(wù)的一部分。

通過這種合作關(guān)系，ICON 已于2020 年獲得了NASA 的 3000 萬美元資金，并在 2022 年獲得了額外的 5720 萬美元資金，以支持其奧林巴斯計劃（Project Olympus）。這家總部位于德克薩斯州的公司正在通過開發(fā)一款 3D 打印機，可以用月球表面上容易獲得的巖屑、礦物碎片和灰塵制成的混凝土來制造建筑物。

NASA 和 ICON 的使命是建造不僅適合 NASA 宇航員，而且也可供普通公民使用的房屋，其長期目標是在月球并最終在火星上建立永久的人類殖民地。

美國宇航局技術(shù)成熟部主任尼基·沃克海塞爾（Niki Werkheiser）表示：“我們在正確的時間將所有正確的人聚集在一起，有著共同的目標，這就是為什么我認為我們會實現(xiàn)這一目標。每個人都準備好共同邁出這一步，所以如果我們開發(fā)出核心技術(shù)，那就沒有什么不可能完成的目標?！?/div>

△3D 打印月球建筑的數(shù)字渲染圖。圖片來自 ICON。

NASA 和 ICON 的月球建設(shè)任務(wù)

許多建筑公司也與 ICON 合作，作為Project Olympus 的一部分，其中包括Bjarke Ingels Groups (BIG) 和SEArch+ (Space Exploration Architecture)。

雖然該項目的計劃目前主要采用數(shù)字渲染的形式，但 NASA 和 ICON 領(lǐng)導(dǎo)的團隊將很快開始進行廣泛的測試，以開發(fā)能夠在惡劣的月球環(huán)境中運行的 3D打印機。這款名為 Olympus 的太空建筑 3D 打印機將由專業(yè)的太空建筑技術(shù)人員在地球上控制。

據(jù)《紐約時報》報道，重量是一個關(guān)鍵因素，月球火箭每增加一公斤重量，成本約為 100 萬美元。據(jù)說高輻射和低重力也帶來了重大挑戰(zhàn)。   

美國宇航局位于亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心擁有十幾個測試室，可以模擬非地球環(huán)境的相同輻射和熱真空條件。ICON 的 3D 打印機將于 2024年 2 月在其中最大的房間內(nèi)進行測試。

據(jù)報道，美國宇航局的科學(xué)家們還在開發(fā)一種模擬月球混凝土，可以在地球上進行測試時模仿月球塵埃基材料。據(jù)說，美國宇航局馬歇爾分校的科學(xué)家正在測試模擬月球塵埃的球體，這些球體已被倒入并鑄造成一個小圓柱體。據(jù)《紐約時報》報道，這種材料已被證明可以承受 3,400 華氏度的溫度。   

除了建造實體建筑外，美國宇航局還與大學(xué)和私營公司合作，打造月球建造的家具和室內(nèi)設(shè)計原型。例如，美國宇航局與斯坦福大學(xué)的研究人員合作，據(jù)報道，他們分離了合成月球土壤中的礦物質(zhì)，以制造可用于廚房或浴室的瓷磚。   

隨著阿耳忒彌斯一號于 2022 年成功繞月飛行，阿耳忒彌斯二號計劃于 2024 年 11 月將四名宇航員送入月球軌道。阿耳忒彌斯 III 號將于 2025 年緊隨其后，這將是本世紀人類首次登上月球。自 1972 年以來，計劃在 20 世紀末之前執(zhí)行另外兩次載人飛行任務(wù)，基于月球的 3D 打印建筑預(yù)計將在 2040 年建成并運行。

△ICON 是 Olympus 項目的一部分，致力于開發(fā)一種在月球上進行 3D 打印的新穎方法。圖片來自 ICON。

基于月球的3D打印

NASA 和 ICON 的奧林巴斯計劃并不是唯一利用3D打印在月球表面進行建造的項目。去年，技術(shù)設(shè)計機構(gòu)AI SpaceFactory公布了 NASA 3D 打印月球前哨站LINA 的設(shè)計。LINA 的設(shè)計和測試是NASA REACT項目的一部分，該項目旨在推進為該機構(gòu)的3D 打印棲息地挑戰(zhàn)創(chuàng)建的技術(shù)和材料。

△Zopherus 團隊的 3D 建模結(jié)構(gòu)。圖片來自 Zopherus。

AI SpaceFactory 修改了其用模擬軍事風化層制成的原始聚合物，改為使用實際的月球風化層。這種材料已經(jīng)在 NASA 的真空室中進行了測試，這將進一步為開發(fā)能夠建造大型月球結(jié)構(gòu)的可持續(xù) 3D 打印機提供研究基礎(chǔ)。

此外，新南威爾士大學(xué)與澳大利亞建筑初創(chuàng)公司Luyten合作，快速研發(fā)能夠制造月球結(jié)構(gòu)的 3D 打印機。作為“Meeka 項目”的一部分，這些組織合作加快了名為“Platypus Galacicas”的龍門式月球風化層 3D 打印機的開發(fā)和測試。該系統(tǒng)旨在快速構(gòu)建尺寸達 9m X 12m 的月球基礎(chǔ)設(shè)施。

△Luyten 3D 打印月球結(jié)構(gòu)的渲染圖。圖片來自 Luyten。

早在 2019 年，俄羅斯公司Roscosmos就確認了通過現(xiàn)場原材料 3D 打印結(jié)構(gòu)來支持長期月球任務(wù)的計劃。俄羅斯航天局局長德米特里·羅戈津表示，俄羅斯宇航員將于 2030 年首次登陸月球。