Sværme af robotter kunne grave underjordiske byer på Mars

Underjordiske levesteder er for nylig blevet et omdrejningspunkt for koloniseringsbestræbelser uden for planeten. Beskyttelse mod mikrometeoritter, stråling og andre potentielle farer gør underjordiske lokaliteter ønskelige sammenlignet med overfladeboliger. At bygge sådanne underjordiske strukturer giver et væld af udfordringer, ikke mindst, hvordan man rent faktisk konstruerer dem. Et team af forskere ved Delft University of Technology (TUD) arbejder på en plan for at udgrave materiale og derefter bruge det til at udskrive levesteder. Alt det ville blive gjort med en gruppe sværmende robotter.

Ideen stammer fra en bevillingsmulighed udsendt af European Space Agency. Studerende ved Robotic Building lab (RB) på TU Delft, ledet af Dr. Henriette Bier, var begejstrede for at deltage i udfordringen, der fokuserer på in-situ ressourceudnyttelse til off-Earth byggeri. RB-holdet, sammen med eksperter i materialevidenskab, robotteknologi, og rumfartsteknik indsendte en idé, der blev bevilget 100.000 € til at udvikle et foreløbigt proof of concept.

Den foreslåede tilgang fokuserer på laboratoriets speciale - robotbygning - og har fire hovedkomponenter - at grave regolitten ud, udskrivning af et nyt habitat ved hjælp af en additiv fremstillingsproces, koordinere arbejdet mellem alle de robotter, der ville være nødvendige for at udføre opgaverne, og driver dem såvel som levestedet.

Udgravning af regolith med robotter er blevet udforsket tidligere, men normalt i sammenhæng med månen. Forskellige udgravningsmønstre er nyttige til at bygge forskellige strukturer, og det mønster RB-holdet fokuserede på var en nedad skrånende spiral. En sådan struktur kunne skabe en stald, sikker struktur inden for et relativt lille fodaftryk på overfladen.

Modellering af spændingerne og belastningerne på den struktur er en nøglekomponent i det aktuelle studieprojekt. Holdet udviklede en 1m x 1m skala prototype af et fragment med mønstre, der ville give dem mulighed for at skabe sikre og stabile områder effektivt. Nogle af disse områder blev designet med beboelse i tankerne, herunder aftagelige planteområder, der kunne huse hydroponisk dyrkede planter.

Tons på tons af regolit ville skulle fjernes fra et hvilket som helst udgravningssted i den virkelige skala. Den regolit bruges som materiale til at 3D-printe et stabilt levested. Oprindeligt, holdet planlagde at kombinere regolith med flydende svovl for at producere beton. Men efter at have involveret materialeforskere og en industriel partner, der er specialiseret i robottryk med cement, besluttede de sig for at bruge cementbaseret beton ved at udnytte nogle af Mars' vandressourcer. At skabe cement i sig selv kræver dog en infrastruktur, så enhver sådan plan om at bruge regolith ville skulle vente, indtil den infrastruktur allerede var på plads på planeten.

Strukturering af selve habitatet er også en vigtig overvejelse, når man designer, hvilken form der skal 3D-printes. Holdet fokuserede på relativt porøse strukturer, hvilket gjorde det muligt for dem at bruge mindre materiale i sin konstruktion. Imidlertid, strukturerne havde stadig bemærkelsesværdig høj styrke og holdbarhed og gav også god isolering mod stråling og mikrometeoritpåvirkninger, som kolonien under overfladen ønsker at undgå.

Nogle af fordelene ved denne tilgang skyldes en af ​​de største drivkræfter bag innovation - samarbejde. Projektet koordineres af RB-laboratoriet, men involverer partnere både på TUD og eksterne kommercielle partnere. Disse samarbejdspartnere bringer civile, rumfart, og robotteknologisk ekspertise, og additive fremstillingsteknologier til udvikling af robotsværmkonstruktionstilgangen.