تیم AI SpaceFactory در مسابقه طراحی ساختمان نوآورانه برای زندگی در مریخ یا ماه، تیم دانشگاهی پنسیلوانیا (Penn State) را شکست داد. آخر هفته گذشته، در سوله‌ای در خارج از شهر پئوریا در ایالت ایلینوی، دو ربات صنعتی برای ساختن خانه‌های مریخی با هم به رقابت پرداختند.
هرکدام از این ربات‌ها به یک چاپگر سه بعدی تبدیل شده و برای ساخت مدلی از زیستگاه‌های فرازمینی با مقیاس یک سوم برنامه‌ریزی شدند. به مدت ۳۰ ساعت در طی سه روز، ژنراتورها به کار افتاده و روغن هیدرولیک در بازوهای رباتیک تزریق شدند تا به دنبال الگوهای تعریف شده حرکت کنند و لایه ضخیمی از جوهر مربوطه را بر سازه انباشته کنند. به تدریج از سطح زمین، سازه‌های برنامه‌ریزی شده ساخته شد؛ یک خانه خاکستری مانند خانه اسکیموها یا چیزی شبیه به میوه بلوط. آینده بشریت روی مریخ در حال شکل گرفتن است.
این ربات‌ها مربوط به دو تیم شرکت‌کننده بودند که در مسابقه نهایی ساخت زیستگاه فرازمینی پرینتر سه بعدی ناسا شرکت داشتند؛ یکی از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و دیگری از آژانس طراحی واقع در نیویورک، AI SpaceFactory . هر تیم می‌بایست یک چاپگر مستقل طراحی می‌کرد که با کمترین دخالت انسان و با استفاده از مواد یا مواد قابل بازیافتی که در مریخ یا ماه یافت می‌شود، خانه طراحی شده را می‌ساخت. خانه‌های ساخته‌شده نیز بایستی مورد قضاوت دقیق داوران و تست ساختاری دقیق قرار می‌گرفت.
جایزه تیم برنده ۵۰۰ هزار دلار آمریکا بود. هدف این مسابقه، نه تنها برای این بود که انسان‌ها ممکن است یک روز در مریخ زنده بمانند، بلکه به این موضوع که چگونه می‌توان روی زمین در خانه‌های پایدارتر زندگی کرد نیز متمرکز بود.
همان طور که در تصویر قبل مشخص است، تیم های دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا (چپ) و AI SpaceFactory (راست) در رقابت برای ساخت زیستگاه فرازمینی از مواد کاملا مختلف هستند.
مونسی رومن، مدیر برنامه چالش‌های بلندمدت ناسا گفت: «برای دستاوردهای بزرگ بایستی ریسک‌های خطرناکی انجام داد.»
دیوید ملوت، بنیانگذار و مدیراجرایی AI SpaceFactory ، که حدود ۲۰ سال به عنوان معمار برج‌های نیویورک فعالیت کرده، گفت: «تولید شایع‌ترین مصالح ساختمانی مانند فولاد و سیمان، باعث انتشار بیش از ۱۵ درصد از گازهای گلخانه‌ای جهان می‌شود و این در حالی است که تنها یک سوم از ساختمان‌های تخریب شده بازیافت می‌شوند. من فکر می‌کنم ما به نقطه‌ای رسیدیم که به شدت ساختمان‌های خودمان را ناپایدار می‌سازیم.»
در ساعت اول مسابقه، پرینتر سه بعدی تیم AI SpaceFactory شروع به تزریق لایه‌هایی از کامپوزیت قابل بازیافت متشکل از الیاف بازالت (سنگ آتشفشانی) و یک بیوپلاستیک ساخته شده از نشاسته گیاهی کرد.
برای ساخت سازه ۱۵ در ۸ فوتی تخم مرغ شکل خود به نام مارشا (زیستگاه مریخی) ، ملوت و تیمش از کامپوزیت قابل بازیافتی استفاده کردند که متشکل از الیاف بازالت (سنگ آتشفشانی) و یک بیوپلاستیک ساخته شده از نشاسته گیاهی بود. قبل از تزریق این مواد آن‌ها تا دمای ۳۵۰ درجه فارنهایت گرم می‌شوند و سپس ماده خنک شده و در حدود ۵ دقیقه به مواد جامد و قابل استفاده مجدد تبدیل می‌شود. وی افزود : « در پایان چرخه عمر ساختمان، می‌توان آن را بازیافت، یا در واقع می‌توانیم آن را کمپوست (یکی از روش‌های بازیافت) کنیم. می‌توان تصور کرد که نسل بعدی ساختمان‌ها از خاک بوجود می‌آیند.»
پرینتر سه بعدی تیم دانشگاه پنسیلوانیا سیمانی ساخته شده از ماسه رودخانه را تزریق می‌کند که خاک صخره‌ای بدست آمده از مریخ را شبیه‌سازی می‌کند.
تیم دانشگاه پنسیلوانیا برای ساخت سازه خود به نام Den@Mars، از سیمانی ساخته شده از ماسه رودخانه استفاده کرد. سیمان با رطوبت بیشتری تزریق شده و سریع‌تر از بتن معمولی تثبیت و باعث می‌شود که به سرعت مستحکم شود به طوری‌که بعد از گذشت دو ساعت دیگر تغییر حالت نخواهد داد. پس از اتمام ساخت، این سازه شبیه دو خانه اسکیمو در کنار یکدیگر شد که سقفی مخروطی شکل دارند. شادی نظریان، استادیار معماری و هماهنگ‌کننده این پروژه با استاد خوزه دوارته و اسون بایلن، می‌گوید آن‌ها به این دلیل این ساختار را انتخاب کردند تا بررسی کنند که چگونه بدون استفاده از قالب، زاویه سقف را کم کنند که هر لایه بتواند سطح بالایی خود را تحمل کند.» آن‌ها قادر به ساخت دو سازه ۱۲ در ۵/۷ فوتی با زاویه سقفی ۶۵ درجه شدند.
پیتر کاراتو، مهندس معمار و یکی از کارکنان شرکت Bechtel و سرداور این مسابقات گفت: «این سازه‌ها احتمالا بزرگترین ساختمان‌های آمریکای شمالی هستند که با استفاده از پرینتر سه بعدی ساخته شده‌اند.»
کاراتو کار داوری این مسابقات را با کمک ۱۳ داور داوطلب که پیراهن‌های زرد پوشیده بودند، انجام داد. آن‌ها امتیازات این مسابقه را برای معیارهایی نظیر میزان خودکار بودن ساخت، کیفیت سازه، دوام و قدرت ساختمان و انتخاب موادی نزدیک به آن‌چه در ماه یا مریخ موجود است، قرار دادند.
هر دو تیم با چندین چالش و معضل مواجه شدند تا این‌که در زمان مجاز ساختن سازه خود را پایان دادند. در روز اول مسابقه، برق مرکز آموزش و ساخت Caterpillar Edwards موقتا رفت تا شروع عملیات را با تاخیر مواجه کند.
زمانی که برق برگشت، تیم دانشگاه پنسیلوانیا متوجه شد که تسمه نقاله که پودر سیمان را حمل می‌کرد، برگشت داده شده بود و این باعث شد که پرینتر فقط آب تزریق کند. اما این ایراد نمی‌توانست آن‌ها را متوقف کند زیرا آن‌ها بایستی در طول سه روز کار ساخت را به اتمام می‌رساندند. این ایراد باعث تولید صفحه‌های ضعیفی به نام «درزهای سرد» شد که زمانی اتفاق می‌افتاد که لایه‌های قبلی بتن پیش از تزریق لایه‌های جدید تثبیت می‌شدند. در زمان دیگر، تیم دانشگاه پنسیلوانیا مجبور به تغییر نازل خروجی پرینتر خود شد که برای آن بازوی ربات را تغییر دادند. هنگامی که پرینتر دوباره شروع به کار کرد، موقعیت دستگاه جابجا شده بود و اعضای تیم حاضر در زمین بایستی از راه دور به یک اپراتور کمک می‌کردند تا مجددا به مکان قبلی خود برگردد.
در زمانی که تیم AI SpaceFactory در حال اتمام ساخت بودند و نازل پرینتر در نزدیکی نوک سازه آن‌ها بود، متوجه شدند که لایه‌های گرم کامپوزیت با هم شروع به ریزش کردند. آن‌ها مجبور به کاهش سرعت ربات کردند تا مواد موجود در پرینتر ته‌نشین شود و سطح پرینت کاهش یابد. در همین حال، زمان مسابقه به اتمام رسیده بود. در آخرین ثانیه‌ها، ربات تیم AI SpaceFactory برای ساخت یک پنجره سقفی از جنس پلکسی‌گلس یا آلومینیوم، مانور کرد. اما از آن‌جایی‌که محفظه ایجاد شده بزرگ بود، پنجره به زمین افتاد. برای لحظه‌ای، تماشاگران مبهوت به صحنه مسابقه نگاه می‌کردند اما بعد از چند لحظه به تشویق دو تیم و دستاوردهای آنان پرداختند.
اما مسابقه به پایان نرسیده بود. روز چهارم با چندین تست بر روی زیستگاه‌های ساخته شده شروع شد. تست اول بررسی میزان نفوذ دود رنگی به داخل ساختمان‌ها بود تا ترک‌های موجود در سازه یا نقایص دیگر آن‌ها مشخص شود. تیم AI SpaceFactory که بدون پنجره سقفی بود بیشتر شبیه یک دودکش شده بود. سپس، داوران سه توپ سنگین (به اجرام ۱۶، ۲۰ و ۲۶ پوند) را از ارتفاع ۷۶/۱۴ فوتی بر روی سازه‌ها می‌انداختند. تیم دانشگاه پنسیلوانیا از دو توپ اول جان سالم به در برد اما در برخورد توپ سوم با شکست مواجه شد. تیم AI SpaceFactory نیز بدلیل نبود پنجره خود و این‌که دارای سقفی نبود، مورد این تست قرار نگرفت.
در آخر، سازه‌ها تحت آزمون فشار قرار گرفتند. تمام پرسنل و صدها نفر از اعضای حاضر به یک اتاق ایمنی واقع در سوله رفته و از پشت شیشه ضدگلوله به این تست نگاه کردند. در لحظه‌ای که بیل مکانیکی ۹۶ تنی کاترپیلار با بیل ۳۲ فوتی وارد محوطه شد، جمعیت با شور و هیجان آن را دنبال می‌کردند.
مانند یک دست بزرگ که یک تخم مرغ را فشار می‌داد، بیل مکانیکی سازه AI SpaceFactory را تحت فشار قرار داد. سازه آن‌ها به سختی تکان خورد. بیل مکانیکی کم کم داشت از زمین جدا می‌شد. تنها بخشی از مواد سقف سازه شروع به شکستن کرد. تماشاگران به شدت آن‌ها را تشویق کردند. سازه دانشگاه پنسیلوانیا نیز از خودش مقاومت نشان داد و حتی باعث جدا شدن بیل مکانیکی از زمین شد اما در نهایت فرو ریخت و تشویق‌های تماشاگران را به دنبال داشت.
لکس اکرس، معاون دانشکده مهندسی و تکنولوژی دانشگاه بردلی که در این رویداد با ناسا همکاری کرده بود گفت: «جزئیات دقیق روز آزمون مانند امتیازات نهایی به طور عمومی مخابره نمی‌شود.» تیم AI SpaceFactory برنده جایزه ۵۰۰ هزار دلاری شد و تیم دانشگاه پنسیلوانیا نیز جایزه ۲۰۰ هزار دلاری تیم دوم را برد.
در حال حاضر، هر دو تیم به دفتر طراحی خود برمی‌گردند تا طرح‌های خود را اصلاح کرده و خود را برای فاز چهارم مسابقه آماده کنند، که البته طبق گفته رومن هنوز تعریف نشده است. در همین حال تیم AI SpaceFactory قصد دارد سازه خود را بازیافت کند و با آن یک زیستگاه زمینی به اندازه واقعی به نام TERA چاپ کند و آن را به یک ملک اجاره‌ای برای شرکت اقامتی Airbnb تبدیل کند.
ملوت گفت: «این راهی برای بازیافت خانه‌ها و برگرداندن آن‌ها به زمین است.»