火星居住地 3D 列印賽有了最終入圍者，NASA 公布 3 套戶型圖

馬特·達蒙在《火星救援》中飾演一名在火星上艱難生存的宇航員。現在，美國宇航局 NASA 希望解決在火星上長期居住的問題。

4 月 2 日，NASA 公布一項名為「3D 列印居住地挑戰賽」決賽入圍名單。該項比賽開始於 2014 年，是 NASA 百年火星挑戰賽的重要部分。NASA 邀請科研專家、工程師和大學實驗室利用 3D 列印設計火星環境下的居住地方案。

比賽分階段進行，目前處於軟體建模階段。NASA 從 10 只隊伍中評選出前 3 名的獲獎者，入圍最終實物模型評比。今年 5 月，決賽選手要按縮小尺寸，將居住建築 3D 列印出來，決出最終的火星居住方案。

NASA 要求參賽建築至少有 93 平米，可供 4 人居住一年。 參賽者要考慮方案可實現性，包括建築材料的獲取；構建難易性；對惡劣環境的防護程度；居住者的身心健康。這些建築必須完全可由 3D 列印而成，讓登陸火星的宇航員可以快速搭建入住。

獲得第三名的方案來自康涅狄格州 Mars Incubator ，一支由工程師和藝術家組成的隊伍。方案使用了大量正五邊形和正六邊形的片狀單元。每片版由聚乙烯塑料製成，中間包含抗衝擊纖維增加強度，避免火星沙塵衝擊和輻射。

主居住建築是一個正三十二面體空間，內含實驗室，起居空間和生命循環系統。搭配前庭（用於進入火星環境）、工具區、蔬菜培養區（外壁大面積開窗）。4 個足球體空間錨固後通過人字形橋樑連接，構成一個小型建築群。

這種片狀單元尺寸統一，便於快速搭建，成為評選獲第三名獎的理由。

阿肯色州的 Zopherus 隊設計了兩個外形像蒙古包的建築，獲得第二名。採用了仿生學設計思路，融入了蛛網、鐵錠甲蟲（擁有堅固外殼）、蜂網結構。Zopherus 正是鐵錠甲蟲的英文名。

Zopherus 首先會在火星上安置一個堅固的圓柱狀生產倉，可抵禦火星沙塵。派出機器人收集礦石、岩石、冰等物質就地取材，隨後在生產倉內生產出支撐結構用的混凝土骨架。

生產倉會利用高密度聚乙烯 3D 列印出蛛網狀結構的外立面，頂部弧度則模仿甲蟲外殼，確保了居住艙的抗衝擊強度。因火星表面溫差巨大，會導致混凝土產生開裂，Zopherus 在外立面設計了遮陽層，減少溫度向混凝土傳遞。

第一名由總部位於紐約的 SEArch + / Apis Cor 獲得，獎金為 3.3 萬美元。設計方案是一棟獨特的高層建築，這在 10 只參賽隊伍中很少見。

扭曲煙囪造型的建築名為火星 X 之家。其外殼設計採用混凝土和玄武岩纖維，材料可以從火星表面採集。建築物最外側採用網狀結構進行加固。蓄水池被設計在建築物的頂部，給予向下壓力，確保建築內外壓力平衡。

三層建築的表面還設計多扇窗戶，由雙層聚碳酸酯材料隔絕輻射。窗戶的設計為保障居住者保持晝夜節奏，火星一日為 24小時 40 分鐘，和地球接近。同時居住者還可以觀察火星表面潛在的危險。

建築物由外部走廊連通。走廊可以快速封鎖，將三層區域進行隔離。高層建築還面臨製造高度的問題，SEArch + / Apis Cor 提出以升降機配合 3D 印表機械臂進行工作，加快製造速度。

NASA 正持續投入火星的探索計劃。在本周二的國會聽證會上，NASA 局長布里登斯廷表示，希望加快宇航員登陸火星計劃。「我們希望 2033 年實現火星載人登陸，為了實現該目標，登月計劃也將加快。」

火星和地球之間距離遙遠，任何往返火星的航天任務至少需要兩年時間，單到達火星就需要 6 個月時間。

目前，美國洞察者號正在火星表面進行探測工作。去年 11 月登陸火星的洞察者號的任務是探測火星的內部結構。下一代火星車 Mars 2020 將於明年 7 月發射。它是好奇心號的繼任者，計劃在 2021 年 2 月達到火星。此前超期工作 15 年的火星探測車機遇號已經停止工作。

「3D 列印居住地挑戰賽」定於 5 月初公布決賽得獎者，剩餘的這三隻隊伍必須 3D 列印出設計方案的小尺寸模型，在火星模擬的環境下測試，爭奪 80 萬美元的獎金。

文中圖片和題圖來源：NASA

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