大量的机器人可能会在火星上挖掘地下城市

5月21日 22:00 引自:phys.org

地下栖息地的概念以及将为其提供动力的机器人和能源。图片来源:Bier等。

地下栖息地近来已成为行星外定殖工作的重点。与地面住所相比,防止微陨石,辐射和其他潜在危害的措施使地下场所成为可取的选择。建立这样的地下结构提出了很多挑战,其中最重要的是如何实际构建它们。代尔夫特理工大学(TUD)的一组研究人员正在制定一项计划,以挖掘材料,然后将其用于打印栖息地。所有这些将由一群拥挤的机器人来完成。

这个想法源于欧洲航天局发布的赠款机会。由Henriette Bier博士领导的TU Delft机器人大厦实验室(RB)的学生热情地参加了这项挑战,该挑战的重点是用于非地球建设的现场资源利用。RB团队与材料科学,机器人技术和航空航天工程领域的专家共同提出了一个想法,该想法获得了10万欧元的资助,用于开发概念的初步证明。

该方法以实验室的专业机器人建筑为重点,主要包括四个主要部件,即挖掘地表,使用添加剂制造工艺打印新栖息地,协调完成任务所需的所有机器人之间的工作,并为它们以及栖息地供电。

以前已经探索过用机器人挖掘重石,但通常是在月球的背景下进行的。不同的挖掘方式可用于建造不同的结构,RB团队关注的方式是向下倾斜的螺旋形。这样的结构可以在表面上相对较小的占地面积内产生稳定,安全的结构。

一些减法工具路径的示例,这些路径将用于挖空栖息地的隧道。图片来源:Bier等。

视频讨论了如何实施群体方法来协助火星探索。信用:今日宇宙

“根茎”生境的一个示例,该生境在表面上具有相对较小的暴露区域,但在地下提供了较大的可居住空间。图片来源:Bier等。

对该结构上的应力和应变进行建模是当前研究项目的关键组成部分。该团队开发了一种尺寸为1m x 1m的碎片原型,其图案可让他们有效地创建安全稳定的区域。这些区域中的某些区域在设计时就考虑到了居住环境,其中包括可以容纳水培植物的可分离植物区域。

吨重的碎石将必须从任何现实规模的挖掘现场中清除。该重石被用作3D打印稳定栖息地的材料。最初,该团队计划将灰泥与液态硫混合以生产混凝土。但是,在材料科学家和专门从事水泥自动打印的工业合作伙伴的参与下,他们决定通过利用火星的某些水资源来使用水泥基混凝土。但是,水泥本身的生产需要基础设施,因此任何使用碎石的计划都必须等到该基础设施已经在地球上就位之后再使用。

在设计应进行3D打印的形状时,构造栖息地本身也是一个关键考虑因素。该团队专注于相对多孔的结构,这使他们可以在结构中使用更少的材料。然而,该结构仍然具有非常高的强度和耐久性,并且还提供了与辐射的良好隔离,并且微陨石撞击了地下菌落所要避免的影响。

这种方法的一些优势归功于创新的最大推动力之一-合作。该项目由RB实验室进行协调,但涉及TUD的合作伙伴和外部商业合作伙伴。这些合作者带来了土木,航空航天和机器人工程方面的专业知识,以及用于开发机器人群构建方法的增材制造技术。