有人想带人类移民火星?

SpaceX的重型猎鹰火箭(图源:CNN)

助推火箭同时垂直着陆(图源:http://news.163.com/18/0207/13/DA1VIOO50001875O.html)

被誉为世界最强大现役运载火箭的重型猎鹰火箭,当地(美国)时间2月6日下午3点45分左右在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心发射成功。此次还完成了一级火箭的回收,而该火箭的目标是把一辆特斯拉汽车送上火星。

(图源:http://www.sohu.com/a/221679162_632417)

火箭回收的部分进行重复利用,人类探索火星的成本可以大大减少。在这之前,人类只登陆过月球,现在提出移民火星,而这次猎鹰火箭的发射就是冲向这个目标的第一步,并且是前进了一大步。

这不得不让人振奋,在振奋的同时,这次行动背后的人不得不引起大家的刷屏。

为什么?因为重型猎鹰的火箭发射是由一个叫做SpaceX的私人公司主导的,而更令人感到震惊的是,这个SpaceX和特斯拉(Tesla)都是由一个人创立的,“移民火星”的计划也是由他提出的,这个人就是埃隆·马斯克(Elon Musk),一个被称为“钢铁侠”的男人。

马斯克曾经被认为是疯子,就像中国的马云所遭受到的待遇一样。马云的梦想是让天下没有难做的生意,而马斯克的梦想是拯救人类。当你第一次听到这些梦想时,你相信它们可以实现吗?不管你信不信,随着电商的崛起和猎鹰重型火箭的发射,现在他们都用实际行动证明自己:那些“疯言疯语”似的梦想,通过持续不断的努力,已不再是遥不可及的目标。

3D打印建造火星基地?

梦想也是需要的,万一实现了呢?尽管移民火星不是短时间内可以实现的目标,但是已经有人开始未雨绸缪筹划登上火星后的居住问题了。鉴于火星到地球之间高昂的移民成本,以及火星异于地球的环境,就地取材建造适宜人类生活的住所,也是迫切需要人们解决的问题。这不,美国NASA与美国3D打印技术协会合作举办了3D打印建造火星基地创意征集比赛。3D打印太空居所这一目标很具有挑战性,要求能够利用当地现有的材料或是太空任务中的废弃物来完成建造。

利用3D打印技术建造火星基地艺术效果图,各舱室外部覆盖火星沙土,以屏蔽辐射保护舱内宇航员

(图源:http://tech.qq.com/a/20150918/010956.htm#p=1)

下面的概念性设计方案,你更喜欢哪个呢?

火星穹顶(The Martian Vault) 设计者:Tomasz Dzieduszynski

(图源:http://tech.qq.com/a/20150918/010956.htm#p=2)

在地球上,类似意大利“万神庙”这样拥有穹顶的建筑可以屹立千年,经受住时间的考验。设计者Dzieduszynski 希望它的“火星穹顶(The Martian Vault)”方案能够在火星严酷的环境下同样经久耐用。方案里,“火星穹顶”可以使用一个充气式脚手架来引导3D打印机器人工作,机器人将利用火星沙土沉积为水泥建造居所。蜂窝形的保温层是为了屏蔽辐射和阻挡小陨石。

待一会(Staye A While) 设计者:Team Staye

(图源:http://tech.qq.com/a/20150918/010956.htm#p=3)

这个螺旋式地下结构设想建造在火星赤道附近的地下,火星赤道附近地表以下拥有大量冰封的水资源。建造过程中挖掘的冰可供饮用,将居所建在地下可以屏蔽宇宙射线,也可以很好的保温。

熔岩蜂巢(LavaHive) 设计者:Team LavaHive

(图源:http://tech.qq.com/a/20150918/010956.htm#p=4)

这个团队希望利用充气式居住模块建造火星上的居所,这样在抵达火星前可以将它们放气存起来,节省飞船空间,等抵达火星后再充气展开,但是他们后续还需要利用火星沙土建造连接这些充气式模块的通道。

火星阿皮亚(Marsapia) 设计者:Merrain Intelligence collaborative

(图源:http://tech.qq.com/a/20150918/010956.htm#p=5)

火星沙土里拥有两项宝贵的资源:铁和硅,设计小组希望从火星土壤中分离出这两种元素来建造一个球形结构的居所。这是一个由铁格子结构与像花岗岩一样硬的玻璃组成的居所,它可以保护火星居民阻挡辐射、小陨石和火星表面的沙尘暴。

迷宫(Labyrinth) 设计者:Rustem Baishev

(图源:http://tech.qq.com/a/20150918/010956.htm#p=6)

这是为将来火星成为游客众多的热门旅行目的地设计的,它的迷宫般外形可以无限制的扩大。

Labyrinth方案可以无限制的扩大建造规模

(图源:http://tech.qq.com/a/20150918/010956.htm#p=7)

Labyrinth方案可以无限制的扩大建造规模,它将利用核动力工作,将火星沙土与一种粘合剂混合后,机器一边向前移动,一边将合成的建材像牙膏一样挤出成型。

软体动物(Mollusca L5) 设计者:LeeLabs

(图源:http://tech.qq.com/a/20150918/010956.htm#p=8)

这个方案可能看起来不讨人喜欢,但却是一个非常酷的设计。它将充气式居住模块包裹在玻璃穹顶结构中,玻璃结构利用火星本地材料3D打印而成,这相当于宇航员可以在火星拥有院子。

甜甜圈(Donut House MK.I) 设计者:C.R.C.H.

(图源:http://tech.qq.com/a/20150918/010956.htm#p=9)

这个像甜甜圈的房子由加了纤维的玄武岩粘土建造而成。环形设计允许将居所分割成独立的舱段,如果其中一部分被陨石砸坏,其他部分仍然可以为宇航员提供居所。

冰屋(Ice House) 设计者:SEArch/Clouds Architecture Office

(图源:http://tech.qq.com/a/20150918/010956.htm#p=10)

不像其他团队使用土壤作为建筑材料,这个团队使用的是冰。火星北极的冰帽与冻土下有大量的水冰,他们提议使用一种特殊的3D打印过程,利用冰来建造宇航员在火星北极的居所,水冰可以很好地吸收辐射保护宇航员。2008年凤凰号着陆火星北极时正值火星北半球夏季,在凤凰号任务期间测得火星北极地区最高温度-19.6℃,而最低是-97.7℃。

认识一下3D打印

以上设想是不是很炫酷?尽管3D打印机还没做好去火星的准备,但采用3D打印技术建造房子却并非凭空捏造。

3D打印机是怎么工作的?

武汉科技馆光展厅3D打印展项效果图

武汉科技馆信息展厅3D打印机展品实景图

打印机是一种常用的计算机输出设备,能将计算机中输出的信息,用能阅读的数字、字母、图形或符号打印在纸上。这是普通的打印。

科学家们为了缩短产品的开发时间,一直在寻找一种使材料快速成型的办法。为此,意大利发明家恩里科·迪尼设计了一种可以“打印”出真实物体的设备——三维打印机,即3D打印机。3D打印机与普通打印机工作原理基本相同。打印机内装有金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊“打印材料”,与电脑连接后,以电脑设计的三维数字模型文件为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式把“打印材料”逐层打印叠加起来,最终制造出立体实物。3D打印无需机械加工或模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体,极大地缩短了产品的生产周期,提高了生产率。

武汉科技馆3D打印汉马实景图,该模型以汉朝骏马为原型,按1比1的比例扫描建模,以瓦楞纸为原材料,通过3D打印技术制作而成。

3D打印机可以打出哪些形状?

3D打印,先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。也就是说,3D打印机能打出什么形状,取决于你给计算机输入什么样的三维模型。

3D打印汽车

怎样获取三维模型呢?我们可以用扫描仪对已有的物品进行扫描,然后利用得到数据在电脑上画出三维结构;我们还可以用软件直接画出三维模型,这方式可以满足我们天马行空的自由创作需求,无论想打印什么,只要发挥自己的想象力画出三维模型,剩下的,就交给3D打印机吧,几乎任何静态的形状它都可以打印出来。

3D打印工艺品

3D打印可以为我们做什么?

目前,3D打印技术支持多种材料,可以广泛应用在珠宝首饰、服装鞋类、美容护肤、工业设计、军事、建筑、汽车、航天、牙科、医疗甚至美食等不同领域。

3D打印应用示例

2011年,英国布里斯托尔的欧洲航空防务和航天公司采用3D打印机,利用尼龙材料制造出世界上第一辆打印自行车。

2011年10月在德国生物科技展(Biotechnical Fair)上,用3D打印机打印出来的人造毛细血管吸引了参会者的关注,这些人造毛细血管已经在临床医学上应用。

3D打印机进行零重力测试飞行实验

(图源:https://baike.so.com/doc/5332391-5567757.html)

2013年,美国“太空制造”公司与美国太空总署马歇尔航天中心合作,开展在零重力环境中的3D打印技术试验研究;2014年9月,美国将新研发的太空3D打印机送往国际空间站,11月,国际空间站的宇航员们利用这台3D打印机制造出第一把“太空工具”——扳手;2015年,美国还为 国际空间站提供一个名为“增量生产设备”的太空打印设备,该设备不仅可以“打印”物品,还能修理组件并升级硬件等。

……

未来,随着3D打印技术的日趋成熟,人类在火星上用3D打印技术建造住房,这也许并不是科幻。

(图源:http://tech.qq.com/a/20150918/011047.htm)

(武汉科技馆 王锐利)

【编辑:陈智】