Testen van een prototype van een maanhabitat in het noordpoolgebied

Over een paar maanden zullen een paar Deense architecten naar het noordpoolgebied reizen en zichzelf drie maanden lang opsluiten in een isolatiecapsule van 600 kubieke meter (ongeveer de grootte van een garage voor twee auto's).

Waarom? Geloof het of niet, ze doen dit niet om aan het coronavirus te ontsnappen. Ze doen het voor de wetenschap. De twee mannen testen persoonlijk hun ontwerp van een nieuwe habitat voor gebruik op de maan, om te zien of ze kunnen geïsoleerd overleven, vergelijkbaar met wat astronauten op de lange termijn op de maan zouden ervaren missies.

Digital Trends sprak met een van de twee, Sebastian Aristotelis, CEO van SAGA Space Architects, samen met ruimtepsycholoog Konstantin Chterev, om te praten over hun concept voor de toekomst van ruimtebewoning en hoe doordachte architectuur mensen kan helpen extreem te gedijen omgevingen.

Wat heeft architectuur te bieden in de ruimte?

De Maanhabitat kan worden opgevouwen tot ongeveer 100 kubieke voet en wordt uitgebreid met behulp van een systeem van ingewikkelde vouwen dat is gebaseerd op Japanse origami. De habitat wordt aangedreven door zonnepanelen en is bestand tegen de vriestemperaturen in het noordpoolgebied. Omdat het 3D-geprint is, kunnen alle onderdelen die vervangen moeten worden eenvoudig opnieuw worden geprint.

Maar de echte innovatie van de habitat is de manier waarop deze is ontworpen om tegemoet te komen aan de psychologische behoeften van de bewoners. Een grote uitdaging voor langetermijnprojecten voor ruimtebewoning is het probleem van de monotonie, zoals astronauten dat hebben gedaan om dezelfde taken uit te voeren en elke dag naar dezelfde omgeving te kijken, wat al snel wordt dragen. Om dit te verlichten beschikt de Lunark-habitat over functies zoals een weersimulator en een systeem om de natuurlijke biologische klok van het lichaam na te bootsen ritmes, die een onderbreking bieden in de grijze, saaie omgevingen die doorgaans worden gecreëerd door mensen die zich richten op ruimtevaarttechniek uitdagingen.

De architecten beschouwen hun werk echter niet als in strijd met de traditionele benadering van ruimtehabitats. “We werken samen met ingenieurs, we houden van ingenieurs”, zei Aristotelis. Maar er zijn voordelen verbonden aan het benaderen van wat traditioneel als technische problemen wordt beschouwd vanuit een architectuurperspectief. “Wat architecten doen, is nadenken over de mens die de ruimte inneemt. Het is dus altijd mensgericht en altijd de mens centraal. Het voordeel van architect zijn in de ruimtevaartindustrie is dat we op een andere manier zijn opgeleid, waardoor we problemen op een andere manier aanpakken.”

Als voorbeeld noemde Aristotelis de uitdagingen van het ontwerpen van een habitat voor Mars, zoals SAGA in een eerder project deed. De meeste benaderingen voor het bouwen van habitats zijn gericht op het nabootsen van aardachtige omstandigheden en moeten strijden tegen lokale omstandigheden omstandigheden zoals harde wind, veel stof en een dunne atmosfeer, die allemaal bijdragen aan het genereren van statische elektriciteit elektriciteit. Dit wordt over het algemeen beschouwd als een probleem dat moet worden opgelost, omdat het kortsluiting in elektrische apparatuur kan veroorzaken. Maar voor Aristotelis was het een aanwinst, en door buitenpanelen te ontwerpen voor de habitat die de statische elektriciteit opvingen, kon het worden gebruikt om stroom op te wekken.

Niet alleen overleven, maar ook bloeien

We willen niet alleen dat mensen overleven in hun omgeving”, zei Chterev. “We willen dat ze floreren. Bij onze toekomstige ruimteverkenning willen we dat mensen het beste van hun welzijn genieten. Het gaat niet om het verdragen van dingen, het gaat om het beste doen wat we kunnen.”

Deze aanpak houdt in dat niet alleen rekening wordt gehouden met het ontwerp van de habitat, maar ook met de manier waarop mensen zullen omgaan met de uitdagingen van het geïsoleerd leven. Een psychologische aanjager die al bestaat in de ruimtevaartindustrie is het systeem van zorgpakketten voor astronauten aan boord van het Internationale Ruimtestation (ISS). Bevoorradingsraketten met uitrusting en essentiële benodigdheden laten ook wat ruimte over voor persoonlijke pakketjes van vrienden en familie, of voor speciaal aangevraagde snacks. De ISS-astronauten melden dat deze kleine lekkernijen een grote bijdrage leveren aan het op peil houden van hun humeur omdat ze hen niet alleen aan thuis herinneren, maar ook iets bieden om naar uit te kijken naar.

Een van de uitdagingen om astronauten gelukkig te houden op de maan is simpelweg hoe karakterloos deze is. Er is geen weer, en de dagen en nachten duren elk veertien aardse dagen. Er is een duidelijk gebrek aan stimulatie, wat kan bijdragen aan gevoelens van verveling en frustratie. Het handhaven van een ongeveer 24-uurs circadiaans ritme is belangrijk voor de psychologische stabiliteit, dus de leefomgeving zal dit ondersteunen door de verlichting die 's ochtends helder oplicht en vervolgens dimt naar warm roze of oranje als het tijd is slaap.

Een ander onderdeel van het maken van bewoning voor de maan dat het welzijn van astronauten ondersteunt, is het simuleren van weersomstandigheden om de eentonigheid te verlichten. Door middel van licht en geluid wordt het weer nagebootst, variërend van prachtige regenbogen tot donkere, stormachtige dagen. Hoewel je misschien denkt dat een simulatie van eindeloze zonnige dagen ideaal zou zijn, wordt elke repetitieve ervaring in feite snel saai. Dat is de reden waarom het gesimuleerde weer enkele goede en enkele slechte dagen zal omvatten.

“We hebben niet alleen positieve stimulatie nodig, we hebben ook negatieve stimulatie nodig”, legt Aristotelis uit. “We hebben de variatie nodig. We hebben de koude dag nodig om de warme dag te voelen.”

Liefde voor de natuurlijke wereld

Een andere manier om de monotonie in het leefgebied te verlichten is door aspecten van de natuur naar binnen te halen. “Door psychologische studies hebben we iets gevonden dat de biofilie-hypothese wordt genoemd,” zei Chterev. “Dat komt doordat we een aangeboren neiging hebben om ons te verbinden met de natuur.”

Dit zal op twee manieren gebeuren: via het verticale tuin- en algensysteem van de habitat. In de verticale tuin kunnen bewoners een kleine hoeveelheid van hun eigen voedsel verbouwen. Niet alleen zijn verse groenten en fruit een waardevol goed in extreme omgevingen, maar het proces van het telen en verzorgen ervan is ook de moeite waard. Zelfs als het proces volledig geautomatiseerd kan worden, schuilt er psychologische waarde in het verhuren van de bewoners ervaringsagentschap en eigenaarschap door hun eigen voedsel te verbouwen. “Het is alsof je je eigen kleine huisdier hebt,” grapte Chterev.

Het algensysteem bestaat uit aan het plafond hangende zakjes algen, die via fotosynthese koolstofdioxide omzetten in zuurstof. Theoretisch zou het kunnen worden gebruikt om levensondersteunende systemen in de ruimte te versterken of zelfs te vervangen, en de algen zijn zeer voedzaam en kunnen ook worden geconsumeerd. Voor het komende isolatie-experiment zal er slechts een klein algensysteem aanwezig zijn, dus het zal niet als levensondersteuning fungeren, maar het zal dagelijks worden geconsumeerd als aanvulling op de maaltijden.

Een onverwacht voordeel van het systeem zijn de geluiden die het maakt. Terwijl lucht door de algenzakken wordt geperst, maakt deze een zacht borrelend geluid dat zeer ontspannend is en voor een andere vorm van stimulatie zorgt.

“We hopen een toekomst te zien waarin grote delen van het levensondersteunende systeem kunnen worden ingeruild voor een algensysteem”, aldus Aristotelis. “Het zou mogelijk zijn om een ​​groot deel van je voeding uit alleen algen te halen.”

Ruimtearchitectuur voor iedereen

“We werken aan een toekomst waarin niet alleen astronauten de ruimte in gaan, maar ook burgers”, aldus Aristotelis. Dat vereist het ontwerpen van omgevingen, niet alleen voor de hoogopgeleide, zorgvuldig geselecteerde astronauten van NASA en andere ruimtevaartorganisaties. Als het gaat om het sturen van burgers naar de ruimte, “moeten we rekening houden met hun welzijn.”

En hun plan om de uitdagingen van extreme omgevingen te begrijpen is radicaal: Aristotelis en de zijne mede-oprichter Karl-Johan Sørensen zal drie maanden doorbrengen in het leefgebied in het Noordpoolgebied, in het noorden van het land. Groenland. Gedurende deze tijd zullen ze effectief worden afgesloten van de rest van de wereld en dat zal ook wel moeten overleven met wat ze mee kunnen nemen, waarbij de habitat zelf de mentale stimulatie biedt behoefte.

“Wat we hopen is dat het ons een beter idee zal geven van wat de meest invloedrijke architectonische elementen zijn die belangrijk zijn tijdens een ruimtemissie”, legt Aristotelis uit. Of het nu gaat om het aspect van de natuur, van het verzorgen van de tuin, de circadiane ritmes zoals gemoduleerd door het verlichtingssysteem, of het generatieve soundscape willen ze weten welke elementen van zintuiglijke stimulatie het belangrijkst zijn, zodat ze weten op welke elementen ze zich moeten concentreren ontwikkelen.

“We hopen ook een intuïtief inzicht te krijgen in dit soort habitat en wat je nodig hebt. Er zijn ingenieurs, wetenschappers en gevechtspiloten in de ruimte geweest, maar er zijn nog geen architecten in de ruimte geweest. Gezien onze achtergrond zien wij misschien andere oplossingen voor problemen dan mensen uit andere vakgebieden.”

Aristotelis hoopt ook dat de tijd hem en zijn collega's zal leren over ontwerpelementen die in het werk kunnen worden verwerkt hier op aarde: “We denken dat er een verband bestaat tussen wat ik nodig heb in een zeer extreme omgeving, en mijn dagelijkse leven hier op aarde Aarde. De dingen die we van deze missie leren, hoeven niet alleen voor de ruimtevaart te gelden.”

Waar nu?

SAGA rondt momenteel de prototypefase af en maakt zich klaar om met de bouw te beginnen. Het doel is om binnen een maand te beginnen met de productie van panelen voor de leefomgeving en de laatste aspecten van het interieur af te ronden. Vervolgens zal de fabricage deze zomer beginnen, klaar voor het isolatie-experiment dat in september begint. En uiteindelijk hoopt het team dat hun ontwerp de ruimte in kan gaan: “Dat is onze hoop op de lange termijn Op een dag zal een versie van deze habitat, misschien een verre mutatie ervan, op de maan landen’, zegt Aristotelis gezegd.

Op de meer directe termijn hoopt het team interesse te wekken van ruimteagentschappen of particuliere ruimtevaartbedrijven zoals SpaceX. Voorlopig haalt het bedrijf zijn eigen geld op Kickstarter om het prototype en experiment van de habitat te financieren, en de focus van het grootste deel van de ruimtevaartindustrie blijft liggen op technische kwesties zoals het verbeteren van raketten. Maar naarmate mensen meer tijd in de ruimte doorbrengen, zal de focus op bewoning waarschijnlijk toenemen.

“Dit decennium, met de nieuwe lanceringen die eraan komen, zullen we meer aandacht gaan zien voor bewoning, of het nu gaat om de maan of Mars of zelfs een lage baan om de aarde,” zei Chterev. “Ik denk dat het onderwerp bewoning steeds populairder zal worden, en SAGA zal daarvoor een goede plek zijn.”