在贪婪改造地球的同时,人类的火星梦也愈发强烈。
自 20 世纪 60 年代以来,人类已经对火星实施了 40 余次探测任务,但至今也没有将任何一个人送上火星。今年 3 月,被寄予厚望的马斯克声称,希望在 2029 年将人类送上火星。(此前的计划时间分别为 2025 年和 2026 年。)
然而,即使人类最终能够登上火星,稀薄的大气、寒冷的气候和漫天的沙尘等恶劣环境,也使得人类很难在火星表面长时间活动和作业,比如在火星极端条件下建造人类居住、活动场所等。
今天,来自伦敦帝国理工学院(Imperial College London)、瑞士联邦材料科学与技术实验室(Empa)的研究团队及其合作者,为未来的火星建造提供了一种新的可能——
他们受蜜蜂启发提出了一种新型建造方法,即利用无人机在飞行中建造 3D 打印结构,帮助人类在地球内(外)的任何地方建造任意建筑。
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图 火星建造概念图。(来源:研究团队)
据介绍,这些 3D 打印无人机群由 BuilDrone(建造无人机)和 ScanDrone(扫描无人机)组成,前者在飞行过程中将建筑材料放置在建筑物表面,后者则主要承担质量控制任务,在飞行中测量前者的施工情况,并给出下一个施工建议。
最重要的是,这些无人机“建筑师”可以在人类监管下集群自行建造 3D 结构。这一重磅成果,于今日以封面文章的形式发表在最新一期的 Nature 杂志上。
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图 最新一期 Nature 封面。(来源:Nature)
对此,论文通讯作者、伦敦帝国理工学院空中机器人实验室主任、Empa 机器人材料与技术中心负责人 Mirko Kovac 教授表示,“我们的解决方案是可扩展的,未来可以帮助我们在人类难以到达的地区(危险地区、极高处或有自然灾害风险的偏远地区)建造和修复建筑物。”
建筑师,要无所不及
当前,建筑构件的组装和自由形式的连续增材制造(additive manufacturing,AM),已被用于建筑的现场建造,因为相比于人类建筑人员,它们的安全问题更少,且生产力更高。
与基于组装的方法相比,自由形式的连续增材制造能够实现几何可变设计的灵活生产,从而进一步提高材料利用率并降低成本。
目前,用于现场施工的大型自由形式增材制造方法主要使用地面机器人和门式起重机系统。然而,这些技术需要将机器人硬件的尺寸扩大到比预期的制造围护结构更大的尺寸,这就使得并行操作变得困难,也会给建筑点的人和其他机器带来危险。
此外,由于这些大型系统需要直接连接到电源,它们很难在偏远、难以到达的环境中完成检查、维修或制造等工作,而且在这些环境中运输或安装大型基础设施也是不可实现的。