เชื่อว่าหลายคนคงรู้จัก Elon Musk เจ้าพ่อแห่งการคิดค้นนวัตกรรมที่ล้ำเกินจินตนาการ ผู้ก่อตั้งบริษัท SpaceX ชื่อดังนั่นเอง และจากความสำเร็จของเขาในการสร้างยานอวกาศที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้เพื่อประหยัดงบในการสร้างยานอวกาศได้สำเร็จ ทำให้เริ่มมีแนวคิดในการสร้างสิ่งอื่น ๆ มากขึ้น
NASA จึงได้มีการจัดประกวดการออกแบบพื้นที่อยู่อาศัยบนดาวอังคาร (Mars Habitat) หรือชื่อเต็ม ๆ ว่า “NASA’s 3D-Printed Habitat Competition” โดยมีเงื่อนไขที่ว่าต้องใช้การสร้างแบบ 3D-Printing และวัสดุบนดาวอังคารเท่านั้น และในวันนี้เราจึงพาทุกคนไปรู้จักกับพื้นที่อยู่อาศัยตัวอย่างจากผู้เข้ารอบทั้ง 5 ทีมกัน!
1.The Zopherus Habitat: Team Zopherus of Rogers, Arkansas
ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพบนโลก ซึ่งเป็นที่อยู่อาศัยในรูปแบบ Modular ในลักษณะหกเหลี่ยม เพื่อสร้างบนพื้นผิวดาวอังคารโดยไม่ต้องใช้การก่อสร้างจากมนุษย์
เครื่องมือที่ชื่อว่า The Lander จะหาพื้นที่ที่เหมาะสมในการสร้างโครงสร้างด้วยการพิมพ์ (Printing) ในขณะที่หุ่นยนต์ Rover จะค้นหาวัสดุที่ใช้ได้บนพื้นผิวของดาวอังคาร หลังจากนั้น The Lander เริ่มทำการผสมวัสดุและเข้าสู่ขั้นตอนการพิมพ์ ก่อนที่จะย้ายไปอีกแห่งหนึ่งเพื่อสร้างโครงสร้างใหม่ในลักษณะ Copy&Paste
วัสดุ: วัสดุที่ใช้สร้างจะเป็นสิ่งที่อยู่บนพื้นผิวของดาวอังคาร ได้แก่ Martian Concrete ซึ่งผลิตจากน้ำแข็ง แคลเซียมออกไซด์ กลุ่มแร่ธาตุบนดาวอังคาร (Martian Aggregate) ซึ่งรวบรวมโดยหุ่นยนต์ Rover เพื่อนำไปเข้าสู่กระบวนการก่อสร้างในตัว The Lander นั่นเอง เพื่อให้เกิดเป็นทางเข้า จุดชมวิว และแสงไฟในการตกแต่งภายในที่อยู่อาศัยนี้
วิธีการสร้าง: เมื่อ The Lander ทำการเลือกพื้นที่ในการสร้างแบบจำลองได้แล้ว มันจะควบคุมบรรยากาศและแรงดันของพื้นที่ที่ใช้ในการสร้างให้คงที่แม้ว่าในสภาวะที่สภาพอากาศแปรปรวนมาก หรือในขณะที่เกิดพายุบนดาวอังคารก็ตาม ทำให้สภาพอากาศไม่เป็นอุปสรรคต่อการสร้างแบบจำลอง เมื่อนักบินอวกาศมาถึง มันก็สร้างเสร็จแล้ว หรืออย่างน้อย ๆ ก็มีแคปซูลที่ช่วยปรับแรงดันฉุกเฉินแบบเคลื่อนที่ได้ไว้รองรับ
หัวพิมพ์ 2 หัวทำงานแยกกันเพื่อสร้างห้องปรับความดัน ซึ่งวัสดุแรกที่ใช้ในการสร้าง ก็คือ HDPE เพื่อเป็นกรอบหุ้มและเสริมความแข็งแรงให้โครงสร้างในขนาด 2.5 ซม. ส่วนโครงสร้างหลักจะสร้างจาก Martian Concrete ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นส่วนที่ให้ความแข็งแรงและดูดซับรังสีบนดาวอังคาร
ด้านนอกจะมีสิ่งที่เรียกว่า The Communal Shell ซึ่งมีรูปร่างคล้ายโดม เป็นส่วนในการประกอบกิจกรรมต่าง ๆ เช่น ออกกำลังกาย พักผ่อน ทำอาหาร และการสร้างปฎิสัมพันธ์กันในสังคม นอกจากนี้ยังเป็นสถานที่ที่เชื่อมระหว่างหุ่นยนต์ Rover และประตูแอร์ล็อก นอกจากนี้แกนหลักของพื้นที่จะเป็นส่วนของบันไดและโครงสร้างพิเศษ เพื่อขึ้นไปสู่ชั้นลอย
ส่วนของชั้นลอยจะเป็นหน้าต่างขนาดใหญ่เพื่อให้ได้ชมวิวทิวทัศน์ของดาวอังคาร นอกจากนี้ยังทำให้มีแสงลอดผ่านเข้ามาสู่ภายในที่เป็นสวนเล็ก ๆ เพื่อปลูกผักแบบไฮโดรโปนิกส์ ที่นอกจากจะเป็นอาหารแล้วยังสามารถสร้างออกซิเจนได้อีกด้วย
The Crew Shell มี 4 ห้องนอนสำหรับผู้อยู่อาศัย เพื่อเป็นพื้นที่ส่วนตัวและพักผ่อน ทุกห้องจะมีที่เก็บของใต้เตียงและหน้าต่างสำหรับชมวิว และมีห้องน้ำอยู่ใกล้ ๆ กัน โดยประกอบไปด้วยสุขภัณฑ์ อ่างล้างหน้า และฝักบัว นอกจากนี้ยังมีบันไดขึ้นไปสู่ชั้นเก็บของที่มีหน้าที่ในการดูดซับรังสีให้ผู้อยู่อาศัยอีกด้วย
ในส่วนของ The Laboratory Shell จะประกอบไปด้วยเคาน์เตอร์ทอปสำหรับทำการทดลอง ชั้นเก็บอุปกรณ์และอุปกรณ์สื่อสาร โดยที่ห้องแล็บจะมีหุ่นยนต์ Rover เพื่อช่วยในการเก็บตัวอย่างการทดลอง ซึ่งถือว่าเป็นการสร้างทางเลือกใหม่ในการสำรวจอวกาศและที่อยู่อาศัยของมวลมนุษยชาติ
2.Kahn-Yates of Jackson, Mississippi
บ้านที่ออกแบบโครงสร้างให้มีความหนาแน่น และยืดหยุ่น เพื่อรับมือกับพายุฝุ่นบนดาวอังคารที่มีความรุนแรงสูง มีการเจาะช่องเปิดรับแสงธรรมชาติ และมี Green Zone พื้นที่ปลูกต้นไม้เพื่อสร้างออกซิเจน ฟังก์ชันห้องภายในจะเป็นการจัดแปลนในลักษณะวงกลม มีห้องนอน และห้องแล็บอยู่โดยรอบ มีศูนย์กลางเป็น Service และท่องานระบบต่าง ๆ
โดยโครงสร้างหลักจะลงจอดบนพื้นผิวดาวอังคาร ก่อนจะมีชิ้นแยกออกมาทั้งสองฝั่งเพื่อพิมพ์แบบคอนกรีตและ HDPE ขึ้นมาครอบโครงสร้างหลักเพื่อให้เป็นโครงสร้างเพื่อรับมือกับพายุฝุ่นดังกล่าว และมีบันไดตรงกลางเพื่อเชื่อมไปชั้น 2 ซึ่งเป็นชั้นแล็บ โดยขึ้นไปสูงอีกชั้นจะเป็นพื้นที่นั่งเล่น มีห้องนอน 4 ห้อง ห้องสำหรับผ่อนคลาย ห้องอาหาร ห้องออกกำลังกาย ห้องเตรียมอาหาร และพื้นที่เก็บของจะอยู่ที่แกนกลางของโครงสร้าง
3.Mars X-House: SEArch+/Apis Cor of New York
ที่อยู่อาศัยทรงโดม ถูกออกแบบมาอย่างดีเพื่อป้องกันรังสีโดยเฉพาะ ในขณะเดียวกันก็ยังสามารถทำให้ลูกเรือมีชีวิตความเป็นอยู่ที่ดีได้ โดยมีการออกแบบให้มีแสงจากธรรมชาติเข้ามายังพื้นที่อยู่อาศัยซึ่งมีจุดชมวิว 2 จุดเพื่อชมภูมิทัศน์บนดาวอังคาร โดยส่วนที่ลูกเรือใช้งานบ่อยมากที่สุดจะมีการป้องกันรังสีที่แน่นหนา
กระบวนการสร้าง คือ เมื่อหุ่นยนต์ลงจอดบนพื้นผิวแล้วก็จะปล่อยตัวพิมพ์แบบและตัวขุดออกมาเพื่อเริ่มกระบวนการเก็บวัสดุและเริ่มขุด ก่อนจะเข้าสู่กระบวนการสร้างแบบพิมพ์ 3 มิติ หลังจากนั้นจะใส่แอร์ล็อกและ Suit-ports ก่อนจะสร้างเปลือกด้านนอกและปลูกพืช เพื่อเตรียมตัวเมื่อลูกเรือมาถึง
ชั้นที่ 1 เป็นระดับพื้นดิน ซึ่งเป็นส่วนของ Greenhouse และหน้าต่างที่เปิดให้แสงธรรมชาติเข้าถึงพื้นที่ได้
ชั้นที่ 2 อยู่ระดับสูงจากพื้น 2.5 เมตร โดยเป็นพื้นที่ของ LAB1: Biology และสถานพยาบาล โดยที่ยังคงมี Greenhouse และหน้าต่างเหมือนชั้นแรก นอกจากนี้ยังมี LAB2: Engineering และห้องสื่อสารอีกด้วย รวมไปถึงส่วนที่เป็นโซนสะอาดและห้องครัว
ชั้นที่ 3 อยู่สูงจากพื้นดิน 5 เมตร จะเป็น Ward Room ซึ่งเป็นที่พักผ่อนหย่อนใจของลูกเรือ ได้แก่ ห้องครัว เลานจ์ และห้องออกกำลังกาย และยังมี ECLSS Mechanical Core อีกด้วย
และที่สำคัญโครงสร้างยังสามารถยืดหยุ่นได้เพื่อรับกับสภาวะแผ่นดินไหว รวมไปถึงพายุ และสภาพอากาศที่แปรปรวนบนดาวอังคาร
4.MARTiAN 3DESiGN: Northwestern University of Evanston, Illinois
บ้านที่มีลักษณะเป็น Modular ทำให้สามารถเชื่อมต่อกับหลังอื่น ๆ เพื่อสร้างเป็นอาณานิคมขนาดย่อมขึ้นมาได้ โดยภายในมีการออกแบบฟังก์ชันที่จำเป็นอย่างครบถ้วน และเน้นสร้างระบบท่อเชื่อมต่อแต่ละ Module แข็งแกร่งทนทาน ทนต่อสภาพอากาศที่แปรปรวนบนดาวอังคาร โดยแยกเป็น 3 ส่วนภายนอก ได้แก่
- แกนหลัก: มี The Cross Beams จากโครงสร้างหลักเพื่อลดแรงโน้มถ่วงบนดาวอังคาร ลม และสร้างความปลอดภัยให้แก่พื้นที่
- โครงสร้างภายใน: ประกอบไปด้วยระบบทางเดิน และทางเข้าที่อยู่ตรงปลายทั้ง 2 ทางของโครงสร้างที่ทำหน้าที่เป็นทั้งทางเข้าหลักและทางเชื่อมสำหรับนักบินอวกาศ หุ่นยนต์โรเวอร์ และอุปกรณ์อื่น ๆ สำหรับทำหน้าที่ประจำวันบนดาวอังคาร นอกจากนี้ยังสามารถเชื่อมไปยัง pod อื่น ๆ ได้อีกด้วย
- โครงสร้างภายนอก (Outer Shell): เป็นโครงสร้างซึ่งช่วยรักษาสภาพอากาศภายในและป้องกันความแปรปรวนของอากาศบนดาวอังคาร
การใช้งานภายในจะถูกสร้างแยกส่วนกัน ระหว่างส่วนใช้งานที่เปียก (Wet Rooms) ได้แก่ ห้องแล็บ ครัว และส่วนแห้ง (Dry Rooms) ได้แก่ ห้องนอน ทั้งนี้เพื่อลดการใช้ทรัพยากรในการสร้างพื้นที่อยู่อาศัยชนิดนี้ โดยที่ห้องน้ำกับห้องนอนจะอยู่ใกล้เคียงกันในโถง เพื่อสร้างความเป็นส่วนตัวและแยกส่วนระหว่างพื้นที่สาธารณะกับพื้นที่ส่วนตัว
5.THE MARSHA: AI. SpaceFactory of New York
ปิดท้ายด้วยผู้ชนะเลิศจากการประกวด ได้แก่ THE MARSHA ที่เป็นพื้นที่อยู่อาศัยในแนวตั้งบนดาวอังคาร เกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อสภาพอากาศบนดาวดวงนี้และเป็นการทำงานร่วมกันระหว่างโครงสร้าง สถาปัตยกรรมและการก่อสร้าง โดยเน้นประสบการณ์ของมนุษย์เป็นศูนย์กลางในการออกแบบ
“The Marsha” เป็นการออกแบบอาคารที่มีความสูง 15 ฟุต รูปทรงกระบอกเรียวคล้ายรังไหม ผนังมีฉนวนกันความร้อนและรังสี พร้อมถูกแบ่งฟังก์ชันห้องภายในออกเป็น 4 ชั้น ใช้บันไดวนในการสัญจรภายใน ข้อดีคือผู้อยู่อาศัยจะมีพื้นที่ส่วนตัว และด้วยรูปทรงนี้จะเอื้อแก่การขนย้ายด้วยยานโรเวอร์ และการก่อสร้างด้วยเครื่องพิมพ์ 3D โดยมีการออกแบบที่ยืดหยุ่นเพื่อรองรับสภาพอากาศบนดาวอังคาร นอกจากนี้ยังส่งผ่านอากาศได้อย่างทั่วถึงและมีตัวปรับอากาศภายในแต่ละชั้นอีกด้วย
ชั้นแรกจะเป็นชั้นพื้นดิน หรือเรียกว่า “The Garage” คือส่วนเชื่อมระหว่างระบบภายนอกอาคารกับการสำรวจที่เป็น Wet Lab ซึ่งชั้นต่อมาจะเป็นพื้นที่ขนาด 34 ตารางเมตรซึ่งเป็นพื้นที่ของ Dry Lab และห้องครัว และทำหน้าที่เป็นส่วนกลาง
ในชั้นที่ 3 คือพื้นที่ส่วนบุคคลของลูกเรือ ห้องสุขาภิบาล และสวนผัก Hydroponic และชั้นบนสุดคือ “Skyroom” ซึ่งเป็นส่วนสำหรับผ่อนคลายและออกกำลังกาย โดยในแต่ละชั้นจะมีหน้าต่างอย่างน้อย 1 บาน ซึ่งสามารถมองเห็นวิวแบบพาโนรามาได้ 360 องศา
วัสดุที่ใช้จะเป็น Basalt Fiber-reinforced polylactic acid (PLA) โดย PLA นั้นเป็นเทอร์โมพลาสติกที่แข็งแรง ที่ไม่เพียงแต่นำมารีไซเคิลได้เท่านั้นแต่ยังสามารถนำมาใช้หมุนเวียนต่อได้อีกด้วย
ไม่มีอะไรที่เกินความสามารถของมนุษย์ไปได้ ยิ่งเทคโนโลยีและความรู้พัฒนามากเท่าใด การไปอยู่อาศัยบนดาวอังคารที่เชื่อกันว่ามีลักษณะที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยคล้ายคลึงกับโลกเรามากที่สุดก็ดูเป็นเรื่องที่ไม่ได้ไกลตัวอีกแล้ว ไม่แน่ว่าในอนาคตเราอาจได้ไปอยู่บนดาวอังคารและสร้างการเปลี่ยนแปลงใหม่ ๆ ที่ไม่ใช่แค่ในโลก แต่อาจเปลี่ยนไปทั้งจักรวาลเลยก็เป็นได้!
อ้างอิงข้อมูลจาก
เครดิตภาพจาก
https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/centennial_challenges/images.html
