Nasin izziv, ki se je začel leta 2015, bo čez nekaj dni, natančneje 4. maja letos, razglasil zmagovalca izziva, v katerem je sodelovalo 10 izbranih skupin, tudi HASSELL. Ta je s svojim konceptom iz izbora sicer že izpadel, a zasnoval nekaj zanimivih idej, med drugim je bil edini, ki je izjemno organsko zunanjo lupino objekta na Marsu fizično ločil od bivanjskega dela. Foto: Hassell
Nasa razgrnila veliki načrt potovanja na Mars: očitno prek Lune

Ameriška vesoljska agencija je že pred časom razkrila svoje načrte, kako bo izvedla projekt pristanka prvega človeka na Marsu. Leta 2022 naj bi začela postavljati vesoljsko postajo pri Luni. To bo storila tako, da bo z raketo SLS v vesolje poslala kapsulo Orion kot tudi posadko in opremo, ki bosta na orbiti Lune postavila vesoljsko-transportno postajo Globok vesoljski portal oziroma Globok vesoljski transport (Deep Space Transport).

A pot, da bo človeška noga stopila na Mars, bo dolga. Astronavte bo treba predvsem zaščititi pred nevarnim sevanjem in postaviti habitat, v katerem bodo lahko bivali in delali. A kakšen material bi pri tem uporabili, saj na Marsu ni ničesar? "Nekaj, s čimer lahko delamo, vendarle imamo, in to je material na sami lokaciji, torej pesek (regulit). Na neki način bi to lahko bil verjetno najbolj trajnostno naravnan projekt do zdaj," pravi arhitekt Xavier De Kestelier, ki smo ga ujeli na Festivalu Big arhitektura 2019 v Ljubljani (Mesto oblikovanja), in je prepričan, da bo še v času svojega življenja doživel tudi to, "da bodo na Luni postavili vesoljsko postajo, morebiti pa celo na Marsu".

Xavier De Kestelier je del skupine mednarodnih strokovnjakov, ki se je z idejo postavitve infrastrukture na Marsu s pomočjo 3D-tiskanja uvrstila med deseterico izbranih skupin Nasinega Stoletnega izziva, kako s 3D-tiskom izdelati življenjski prostor človeka na Luni in Marsu (Habitat Mars). Nasa je namreč k izzivu povabila stroko iz različnih industrij, ki sicer ne sodelujejo pri tovrstnih projektih, kot so oblikovalci, arhitekti, univerze, da bi jim pomagali postaviti koncept bivanja in bivanjskega okolja za življenje človeka na Marsu.

Sama gradnja bivanjskega okolja, kot so jo zasnovali v HASSELL-u, bi potekala v dveh stopnjah: v prvi bi na Mars prispel avtonomen sistem 3D-tiskalnikov umetne inteligence, ki bi sam poiskal lokacijo za postavitev človeškega bivališča. S premičnimi modularnimi enotami, opremljenimi s senzorji in kamerami, ki lahko spreminjajo svojo funkcijo v iskalce, kopače, sejalce in talivce, bi izkopali regulit in z mikrovalovno tehnologijo s 3D-tiskom popolnoma sami več mesecev gradili konstrukcijo habitata, trdno lupino v obliki školjke. Ko bi bila ta faza končana, bi se projektu pridružila človeška posadka, ki bi s seboj prinesla samonapihljive enote, v katerih bi bivali, opremo in zaloge.

Podatki projekta
Naročnik: univerza Bradley University za Naso
Lokacija: Mars
Status: Odprt natečaj
Sodelovanje: Eckersley O’Callaghan (inženirji)
Fotografije: HASSELL

Sistem 3D-tiskalnikov bi na tej točki dobil novo nalogo, postal bi fleksibilno mobilno transportno vozilo, ki bi opremo astronavtov prepeljalo na samo lokacijo. Astronavti bi nato znotraj zaščitne lupine postavili šest že izdelanih samonapihljivih enot, v katerih bi imeli delovne in bivanjske prostore. Delovne enote bi bile med seboj povezane z manjšimi šestimi moduli, ki so neke vrste podporni sistem, če bi šlo kaj narobe, "in v vesolju gre lahko vedno kaj narobe," pripomni Xavier De Kestelier. Sogovornik pritrdi, da bi lahko enaka zasnova habitata veljala tudi za Luno, "ki ima morda celo bolj kruto okolje od Marsa, predvsem zaradi izpostavljenosti meteoritom".

Belgijec, ki že 20 let živi in dela v Londonu, je 16 let delal tudi v mednarodno priznanem arhitekturnem biroju Foster + Partners, kjer je vodil oddelek za modeliranje z računalniškim oblikovanjem. Pred tremi leti je presedlal k HASSELL-u, kjer je vodja oblikovanja tehnologij in inovacij. Kot pravi, sta bazni postaji na Luni ali Marsu za zdaj še označeni kot znanstvena fantastika. "Arhitekti in oblikovalci pa poskušamo ubrati srednjo pot. Oblikovati poskušamo nekaj z vizijo, poiskati rešitev, ki morda ne bo rešila vsega, bo pa osnovana na znanosti in tehnologiji. Ravno zato poskušamo biti pri svojem delu kolikor se le da realistični."


Samonapihljive enote bi imele vmesnike, ki bi celoten sistem oskrbovali z energijo, vodo, kisikom in podatkovnimi enotami. Foto: Hassell
Nasin natečaj, vreden 3 milijone dolarjev
Izziv izdelave habitata na Marsu s pomočjo 3D-tiskalnika je del Nasinega tekmovalnega programa Stiletni izzivi (Centennial Challenges), v katerem je strokovnjake iz različnih področij, ki niso neposredno povezani z vesoljskimi programi, izzvala, naj zgradijo 3D-natisnjeno bivanjsko okolje za raziskovanje v globokem vesolju, med drugim pa tudi potovanja na Luno, Mars in drugod. Izziv večstopenjskega natečaja, vrednega 3,15 milijona dolarjev je bil oblikovati konstrukcijo napredne gradnje, s katero bi oblikovali trajnostne rešitve za bivanje, tako na Zemlji kot drugod.
Izbrane skupine različnih strokovnjakov so morale na stopnji 1 prijaviti renderje arhitekture tovrstne gradnje (2015), sledila je stopnja 2, v kateri so morali predstaviti izbor materialov in delov strukture (2017). V zadnji, stopnji 3, ki je sestavljena iz petih ravni tekmovanja, pa so morali predstaviti tri konstrukcije in virtualne rešitve, med katerimi so tudi avtonomno natisnjeni 3D-elementi bivanjskega okolja, ki jih bodo morali tudi fizično natisniti. Skupini, ki sta se izmed desetih uvrstili v ožji izbor, sta: Al. SpaceFactory iz New Yorka in Pennsylvania State University of College Park. Nasin izziv se bo končal 4. maja, prenos pa bo v živo na povezavi TUKAJ.

Kot vidim, še vedno živite na Zemlji?
Da, in še nekaj časa nameravam (smeh).

Nekateri bodo morda razočarani, a idejo za podobo bazne postaje na Marsu, imenovane Mars Habitat, niste iskali v znanstvenofantastičnih filmih, ki so, kot pravite, v tem pogledu neuporabni. Zakaj?
Ker mora biti to prostor, v katerem bodo ljudje lahko živeli in mora hkrati dajati občutek doma. Kdo pa hoče živeti v laboratoriju? Naše zasnove dajejo ta občutek domačnosti. Morda je malo znanstvenofantastična le zasnova laboratorija, ostali prostori pa ne.

Kakšni so bili odzivi stroke na vaš projekt, pri katerem ste dali velik poudarek sami estetiki, vesoljske agencije pa seveda gledajo bolj na praktičen in tehničen vidik misij?
Narejenih je bilo veliko raziskav, kaj bi astronavtom pomagalo, da bi v vesolju lahko bivali daljše časovno obdobje. Tudi sam sem se pogovarjal z astronavti, ki so bili na ISS-ju, in jih vprašal, kakšno notranjost postaje bi si želeli? Na zastavljeno vprašanje so mi, zanimivo, odgovorili z vprašanjem: ''Mi nismo arhitekti, kaj bi naredil ti?''.

Torej so naklonjeni tudi oblikovnemu vidiku vesoljskih misij?
Da, in to zelo. Saj vedo, da je notranjost ISS-ja grozna, povsod so kabli, pravzaprav jim sploh ni preveč všeč.

Na TedX predavanju ste dejali, da se arhitekti pri svojem delu naslanjate na okolje, v katero bo objekt umeščen, v primeru Lune in Marsa tam ni ničesar. Kako ste se lotili projekta?
Nekaj, s čimer lahko delamo, vendarle imamo, in to je material na sami lokaciji (regulit, op. p.), zato je na neki čuden način to verjetno najbolj trajnostno naravnan projekt do zdaj, saj bi uporabili pesek, ki je okoli nas. Kateri projekt pa je takšen, razen morda hiš iz blata? Pogledati smo morali, kaj imamo in s čim lahko delamo. V teh ekstremnih okoljih smo prisiljeni razmišljati še bolj radikalno.

Zaščitni ovoj bi bil v celoti zgrajen s 3D-tiskalniki, pri čemer bi bil uporabljen lokalni material, in sicer pesek, ki je na površju Marsa, regulit. Foto: Hassell

Kako pa ste prišli na idejo, da ste zunanjo in notranjo lupino habitata ločili, vaš biro je namreč edini med desetimi izbranimi projekti, ki se je domislil tega?

Pred leti sem delal pri raziskovalnem projektu, ko smo s 3D-tiskalnikom kot prvi na svetu natisnili konstrukcijo iz betona. Pri tako preprostem projektu pa smo imeli velike težave, kako zatesniti betonsko konstrukcijo in uravnavati tlak v njej. Zato smo se odločili (op. p. pri projektu Mars) za preprosto obliko zunanje lupine, ki je odprta atmosferi na Marsu, pod njo pa so umeščene samonapihljive enote, ki nimajo stika z zunanjo lupino. 3D-tisk je že tako zelo zahteven, kaj šele, da se ga izvaja na drugem planetu in da deluje avtonomno, to bo zelo zelo težko.

Foto: Katja Štok

Po vaših načrtih bi Habitat Mars zgradil sistem 3D-tiskalnikov. Gre za zelo kompleksen modularni sistem, ki bi imel tudi kamere in senzorje, povezane z GPS-sistemom.
Veliko sem se ukvarjal s 3D-tiskaniki, in ugotovil, da so po navadi večji od stvari, ki jo tiskajo. Za pot do Marsa bi torej potrebovali res veliko zadevo, da bi tiskalnike prepeljali do tja. Zato smo si zamislili sistem 3D-tiskalnikov, ki bi bil sestavljen iz manjših modularnih delov, saj bi morali regulit izkopati, ga prepeljati na samo lokacijo in tudi stopiti v procesu tiskanja.

Tiskalnik bi torej deloval avtonomno, kar pomeni, da bi moral sam vedeti, kako globoko mora kopati, kdaj je dovolj, kdaj mora začeti graditi?
Res je, sistem smo sicer že preizkušali, v smislu, kako najti regulit in kako še naprej kopati na določenem mestu. Gre torej za neki čisto drugačen sistem, kot ga poznamo pri vodenih robotih, ki jih nekdo upravlja. Ti 3D-tiskalniki bodo imeli do določene mere umetno inteligenco, s katero bodo lahko vse delali sami.

Pametni modularni roboti bi prišli na Mars pred človeško posadko, in bi na Marsu popolnoma sami, avtonomno, zgradili celoten habitat. Foto: Hassell

Kako trpežni pa bodo, da se, recimo, ne zlomijo?
Pri vsem skupaj je dobro to, da se lahko zlomijo. Če bi se uničila guma, si bodo avtomatično nadeli drugo, ki jo bodo imeli nameščeno ob strani.

Poseben pa je tudi sam način gradnje s 3D-tiskalniki, saj bo konstrukcijska mreža zunanjega ogrodja zgrajena na kupu regulita, za odstranitev katerega bi roboti potrebovali eno leto.
Ko bo enkrat natisnjena konstrukcija objekta, plast za plastjo, se lahko pojavi težava, da se ta na samem vrhu ugrezne, zato potrebuje oporo. Kako to narediti? Razmišljali smo, da bi lahko z notranje strani napihnili balon, vendarle pa je dostava takšnega sistema na Mars zakomplicirana, pa tudi težka (zaradi kilogramov, op. p.), zato smo razmišljali, zakaj pa ne bi uporabili kar regulita in z njim napolnili strukturo. Ko ogrodje stoji, lahko regulit preprosto odstranimo.

In vse to bodo delali ti robotski stroji tiskalniki?
Da, za odstranitev regulita bi potrebovali okoli leto in pol ... Sistem bi imel za napajanje energije enak sistem kot sam habitat. Delovali bi s pomočjo fuzijskih reaktorjev, ki jih Nasa že razvija. Natančneje, imeli bi dva reaktorja in enega, ki bi se napajal na sončni sistem.

Pri snovanju notranjosti so bili arhitekti izjemno pozorni na samo kakovost bivanja. Zato so med šestimi enotami elementi, skozi katere se vidi notranje dvorišče habitata, kar daje občutek domačnosti. Foto: Hassell

Vaše ideja je bila, da bi si astronavti s 3D-tiskalniki na Marsu natisnili tudi rezervne dele, orodje, pohištvo in čevlje, ki bi jih natisnili iz reciklirane plastike in embalaže. To bi bilo lažje izvedljivo, kot če bi opremo vozili na Mars, saj je to dražje, pa tudi fizično težje.
Na ISS-ju imajo astronavti oblačila, ki jih umijejo, uporabijo, dajo v model in vržejo v atmosfero, kjer zgorijo, tega ne moremo početi na Marsu. Na ISS-ju vsake pol leta dobivajo nove zaloge zraka, vode, hrane, oblačil. Na Marsu to ne bo šlo, zato smo razmišljali, ali lahko kaj recikliramo, ponovno uporabimo za izdelavo oblačil. V naši delavnici (na Marsu) so laser za rezanje, šivalni stroj, večji 3D-stiskalniki, pa manjši 3D-tiskalniki, s katerimi bi si natisnili pohištvo.

To bi spremenilo tudi samo vlogo astronavtov, se vam ne zdi?
Astronavti so zelo praktični ljudje. Ko sem se pogovarjal z njimi, sem ugotovil, da so visoko usposobljeni izvajalci. Izjemno dobro znajo prejemati navodila in jih izvajati. Njihovo življenje je urejeno po sklopih desetih minut. Če so na postaji (ISS) pol leta, vsak astronavt točno ve, kaj bo počel naslednjih deset minut, saj je njihov čas dragocen in drag.

Kako pa ste dobili idejo za samonapihljive enote, ki bi bile umeščene pod trdno konstrukcijo iz regulita?
Samonapihljivi elementi so lahki in kompaktni, zato je njihova uporaba v vesolju logična. Nasa je ta program razvijala, a je pozneje patent prodala podjetju, ki ga zdaj razvija naprej. Na ISS-ju imajo celo majhen samonapihljiv modul, ki je še testen. Izolacija, zaščita – ima ta material.

Znotraj samega habitata ste umestili različne prostore, kakšen bo njihov namen?
Zastavljenih prostorov je šest in so med seboj povezani. Ena enota je namenjena bivanju, tu so še kuhinja, medicinski del, delavnica, rastlinjak, laboratorij, telovadnica in spalnice. Prostore smo oblikovali tako, da se lahko njihova funkcija spreminja glede na potrebe. Z lahkoto se spremenijo v nekaj drugega. Če se kakšen del poškoduje, lahko njegovo vsebino prenesejo v druge dele.

Kot pravite, pa rastlinjak tam ni zaradi hrane, ampak zaradi 'elementa hrustljavosti'. Kaj to pomeni?
Fantje, ki so na odpravah na Arktiki, so mi povedali, da v bivalnih zabojnikih vzgajajo rastline samo zato, da imajo ob sebi nekaj svežega. To je čisto psihološki vidik. Tudi doma imamo lesena tla, ker so lepa in udobna, zakaj takšnega elementa ne bi imeli tudi na naši postaji?

V eni izmed enot bi bil tudi rastlinjak, katerega vloga bi bila predvsem psihološka, da bi imeli astronavti ob sebi nekaj svežega, kot to sicer počnejo raziskovalci na odpravah na Arktiko. Foto: Hassell

Kako pa v Nasi in Esi ocenjujejo samo izvedbo teh projektov, kako realni so?
Pri Nasi se jim je zdela zamisel, kako pri gradnji uporabiti regulit, zelo domiselna, saj ne stane nič, potreben je le čas, da ga roboti izkopljejo. K projektu smo povabili tudi nekaj ljudi iz Ese in odzivi so bili vedno dobri. Kot oblikovalci in arhitekti poskušamo pogledati tudi na to, kaj je bilo narejenega do zdaj, tudi z vidika tehnologije, kot je, recimo, majhen detajl okenc na ISS-ju (skozi katera lahko astronavti gledajo Zemljo in vesolje, op. p.), hkrati pa pozabimo na celostno podobo postaje.

Po drugi strani pa imamo t. i. umetniški vtis tega, kako bi lahko bila videti bazna postaja na Luni ali Marsu, ki pa je za zdaj bolj označena za fantazijo, nerealnost ali znanstveno fantastiko in ne nekaj, s čimer bi se ukvarjala znanost in tehnologija. Arhitekti in oblikovalci poskušamo ubrati srednjo pot. Oblikovati poskušamo nekaj z vizijo, poiskati rešitev, ki morda ne bo rešila vsega, ampak bo osnovana na znanosti in tehnologiji. Zato poskušamo biti pri svojem delu dokaj realistični, ne da bi se pri tem zapletli s samo izvedbo.