NASA提供5700万美元开发3D打印月球上的建筑
总部位于德克萨斯州的3D打印建筑公司 ICON 近年来已经启动了一些非常重要的项目，此前，ICON为业界熟悉的项目包括墨西哥的 50 户住宅开发项目以及德克萨斯州的 100 户住宅社区。近日，该公司赢得了一份 NASA 合同，该合同涉及到建造月球上的建筑结构。
3D打印月球建筑
©NASA
两到三个数量级的成本节约
这份价值 5720 万美元的合同旨在帮助 ICON 开发在月球上建造基础设施的技术，如着陆垫、房屋和道路。ICON 的目标是使用月球上的当地材料建造这些结构，即用月球尘埃和月球岩石建造的月球房屋。
在太空中做任何事情都非常昂贵，因为必须从地球上携带所需的材料和工具。想象一下，将可建造 100 间房屋的砖块或水泥装载到火箭上，然后将它们送上月球。这不仅成本高昂，而且很可能会浪费时间和资源，因为这些建筑材料不会像在地球上那样在月球表面仍保持稳定。
但是，一旦拥有了一个几乎可以建造任何东西的系统，并且使用当地材料，那么建造永久性月球存在的成本可能比在任何地方都要低两到三个数量级。ICON 工程师计划研究月球风化层，以确定在用作建筑材料时的表现。ICON 基于风化层的3D打印建造过程是这样的：先通过3D打印机放置一层初始的月球尘埃和岩石，形成他们想要建造的任何形状——比如，月球栖息地的墙壁——然后使用专用激光熔化风化层，使其永久粘在一起。一旦第一层凝固，就会添加另一层；这与ICON的 3D 打印机在地球上的工作方式并无太大不同。
为在月球上使用而开发的3D打印机被称为奥林巴斯，它看起来像一个巨大的机械蜘蛛，上面装有起重机。3D打印机将通过商业着陆器降落在月球上，然后自行驾驶到建筑工地，开始处理风化层以进行施工。
类似于地球不同地区的土壤成分差异很大：有些地方是岩石，有些地方是沙质，还有一些地方含有粘土（更不用说其化学成分的差异）。月球的风化层完全不一样。ICON 将需要测试3D打印如何使用不同的材料，以确保该系统可用于月球的各个部分。
新的NASA合同实际上是现有美国空军合同的延续，该合同部分由 NASA 资助，根据该合同，ICON 的任务是探索 3D 打印建筑在地球和地球外应用之间的共性，该合同将持续到 2028 年，其中包括 2026 年在月球表面的演示。
月球栖息地：不久的将来
这一切听起来都非常雄心勃勃，就像科幻电影中的情节一样。业界将看到 ICON 的计划在未来四年内如何发挥作用。根据3D科学谷，3D打印技术可以让建筑结构颠覆传统建筑的理念。不同于传统直线形的建筑，3D打印能够创建曲线形的建筑物。通过3D打印技术打造建筑结构的方式被称为“轮廓工艺”，原理其他3D打印机类似，通过挤出机将材料一层层打印出来，但是拥有更庞大的体积。轮廓工艺可以3D打印出房子的外墙，并且可以铺设混凝土层，流出水、电、气管道所需的空间。通过3D打印的轮廓工艺可以实现建筑中的空心结构，该方法比传统方法需要消耗的建筑材料更少。
虽然3D打印房子的安全性以及保暖、防潮等性能还需要接受时间的检验，但是3D打印可以加快工期，通过读取建筑物的数字化模型来实现自动化房屋建造的方式，无疑将为建筑业实现降本、环保和实现颠覆性的建筑结构开辟了一条全新的道路。
© 3D科学谷白皮书
此前，ICON曾3D打印了位于德克萨斯州奥斯汀市的一批房屋，该项目房屋由美国堪萨斯城开发商3Strands公司开发，由 Logan Architecture 设计。
ICON的3D打印房屋
© ICON
首批房屋共有四种不同类型的住宅，房屋设计要包括大型有顶前廊、宽敞的前院、停车场和量身定制的室内设计，极具建筑美感。在房屋第一层，墙体采用一种名为 Lavacrete 的水泥状材料3D打印而成，打印大约需要一周时间，后填充入绝缘材料和钢材，能够使房屋更加节能，同时又比常规建造的建筑物更加防火、防洪和防大风。在第二层，一个有着传统结构，被金属和木材包裹的体量位于3D打印的结构上。
基于ICON在地球上3D打印房屋的现有经验，NASA将缩短在月球上利用月壤3D打印建筑的探索过程。
不仅仅是NASA，早在2016年，欧洲航天局材料技术部门的科研小组已经在仿真测试、利用月壤打印整个基地结构的技术。通过发送一个可以利用月壤建造基本结构的机器人前往月球，它或可能在载人项目到达月球之前完成打印这些结构。欧洲航天局的工业小组已经在调查它是否同样适用于建立一个月球栖息地。科学家们还讨论了基地的潜在位置，天文学家偏向于在月球更远一端，因为这使得无线电望远镜可以不受到地球传输的影响对太空进行观测。
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