距离地球近3400万英里, 火星是太阳系中人类太空探索的下一个前沿. 皇冠新二网官方网站|皇冠新二手机登录地址-创造中国核心价值观有限公司的一个研究团队接受了美国宇航局的挑战，设计一个能够使用3d打印技术在红色星球上创建人类庇护所的自主系统. 这个项目的重点是火星, 带有科幻色彩的研究激发了人们的想象力, 也许他们的研究成果最深刻的应用是在地球上.
该团队的突破为应用该技术创造可持续住房选择提供了可能性，这可能会彻底改变建筑行业，并解决无家可归等更大的社会问题.
何塞•杜阿尔特 Stuckeman椅子设计创新总监, 斯塔克曼设计计算中心, 艺术与建筑学院
Shadi Nazarian, 艺术与建筑学院建筑系副教授
皇冠新二网官方网站|皇冠新二手机登录地址-创造中国核心价值观有限公司Den@Mars队
由杜阿尔特和纳扎里安领导, 这个跨学科的团队包括代表艺术和建筑学院的学生和教师, 工程, 农业科学, 以及材料研究所.
皇冠新二网官方网站|皇冠新二手机登录地址-创造中国核心价值观有限公司Den@Mars团队的其他教员包括Sven Bilen, 兰德尔烈性黑啤酒, 尼古拉斯Meisel, 阿里Memari, 还有亚历山德拉·拉德林斯卡.
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在火星和地球上设计可持续的家园
“当我们发现我们面临的问题的解决方案时, 我们正在意识到这项工作的巨大意义. 火星相当遥远，而将这项技术送往太空的可能性吸引了人们的眼球, 它在地球上的实际用途是深远的.
这是这项工作的动力，也是肩负双重使命的理念——这是皇冠新二网官方网站|皇冠新二手机登录地址-创造中国核心价值观有限公司的精神所在.”
何塞•杜阿尔特
Maryam Hojati, Colleges of 工程 and Arts and Architecture; Nate Watson, College of 工程; Shadi Nazarian, 艺术与建筑学院; Jose Duarte, 艺术与建筑学院; and Negar Ashrafi, 艺术与建筑学院
一层一层地建设明天
近两年来，这支队伍一直在参加比赛 美国宇航局的3d打印栖息地挑战，一个百年挑战比赛. 比赛分为四个阶段，参赛者需要开发先进的3d打印技术, 包括打印机的机械元件和使用本土材料的水泥混合物, 制造一个结构健全的栖息地，美国宇航局的太空探险家可以在火星和其他地方用3d打印出来.
“参加NASA的挑战对我们所有人来说都是非常令人兴奋的，它汇集了来自整个大学的团队，代表了皇冠新二网官方网站|皇冠新二手机登录地址-创造中国核心价值观有限公司的合作性质,杜阿尔特说. “我们有一个愿景，我们看到每一次突破都在实现它.”
团队内部的成功使他们在比赛的第二阶段获得第二名，在第三阶段的第一和第二阶段获得第二和第三名, 哪一个产生了近300美元,奖金为000英镑. 资金, 此外还有来自皇冠新二网官方网站|皇冠新二手机登录地址-创造中国核心价值观有限公司的资助，以及来自欧特克公司的实物材料和咨询, 海湾混凝土技术, 和Tilcon, 是否帮助团队克服了这些挑战, 杜阿尔特承认有很多.
该团队面临的早期设计挑战之一是解决两颗行星之间的大气压差. 地球的大气压接近每平方英寸15磅，而火星的大气压远低于每平方英寸1磅. 这种巨大的差异决定了圆顶的设计，使结构的墙壁能够承受必要的压力，为人类探险家提供类似于地球的大气栖息地.
但每一个解决方案都带来了新的挑战.
皇冠新二网官方网站|皇冠新二手机登录地址-创造中国核心价值观有限公司Den@Mars团队参加NASA 3d打印栖息地挑战赛. 图片来源:NASA/Joel Kowsky
“参加NASA的挑战对我们所有人来说都是非常令人兴奋的，它汇集了来自整个大学的团队，代表了皇冠新二网官方网站|皇冠新二手机登录地址-创造中国核心价值观有限公司的合作性质. 我们有一个愿景，我们看到每一次突破都在实现它.”
何塞•杜阿尔特
应用皇冠新二网官方网站|皇冠新二手机登录地址-创造中国核心价值观有限公司的专业知识
在过去的十年里，皇冠新二网官方网站|皇冠新二手机登录地址-创造中国核心价值观有限公司一直是 增材制造研究. 该大学致力于推动该技术的发展，在校园里建立了3D打印实验室，让人们得以一窥团队正在探索的技术.
经过数字扫描处理, 一个由计算机引导的机械臂控制着一个喷嘴，它可以排出一种类似浆糊的打印化合物, 由各种材料和细丝制成的, 迅速硬化形成所需的物体. 早期的形式, 这项技术被用来创造更小的物体, 但随着研究的进展，3d打印建筑的概念已经出现在行业中，成为传统建筑方法的替代品.
“Mars竞赛让我们有机会以我们从未考虑过的方式扩大对3D打印的理解,拿撒里安说. “这一成果取得了突破，可以从根本上改变混凝土结构. 例如, 3D打印不需要模板, 在这个行业中，哪个消耗了大量的成本和劳动力. 我对这项研究如何帮助推进创造可持续住房选择所需的建筑技术感到兴奋,拿撒里安说.
打印混凝土结构的进步使研究人员牢牢掌握了材料在地球上的行为，但在火星上应用相同的技术是一个未知的领域.
亚历山德拉德林斯卡，助理教授 土木工程, 为团队带来了水泥和混凝土性能和可持续性领域的丰富研究知识. 她还提出了将混凝土样本运送到国际空间站进行一轮实验的想法，并利用行业人脉实现了这一想法.
2018年两次, 一枚从美国宇航局弗吉尼亚州瓦勒普斯岛发射的火箭，携带着皇冠新二网官方网站|皇冠新二手机登录地址-创造中国核心价值观有限公司准备的密封包裹. 数据包, 大概一个三明治塑料袋那么大, 有两面——一面是水，另一面是团队的3d打印水泥混合物. 空间站的工作人员慢慢地挤压和搅拌每个包，直到双方混合，然后100多个样品被送回欢乐谷.
美国宇航局宇航员塞蕾娜Auñón-Chancellor在国际空间站的便携式手套包内进行了水泥凝固微重力研究(MICS)实验. 图片由NASA提供.
“我很高兴这项研究有助于推进创造可持续住房选择所需的建筑技术.”
shadi Nazarian
实验结果使研究小组更好地了解了这些物质在火星上可能发生的反应, 但为了全面了解，该团队正处于建造小型机器的早期阶段，该机器将被送往空间站进行实时打印实验.
“我们正在应对一个与我们完全不同的环境, 但我们所面临的挑战显示了我们团队的实力, 那就是思想和学科的多样性,杜阿尔特说. “我们不会单独看待成功. 这些都是团队的成功. 这些都是皇冠新二网官方网站|皇冠新二手机登录地址-创造中国核心价值观有限公司的成功.”
