Un enjambre de robots pudo cavar una ciudad subterránea en Marte

Los hábitats subterráneos han sido recientemente el foco de los esfuerzos de colonización extraplanetaria. La protección contra micrometeoritos, radiación y otros peligros potenciales hace que las ubicaciones subterráneas sean deseables en comparación con las viviendas en la superficie. La construcción de tales estructuras subterráneas presenta muchos desafíos, entre los cuales hay formas de construirlas. Un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft (TUD) está trabajando en un plan para desenterrar materiales y utilizarlos para imprimir hábitats. Todo se hace en grupos de robots enjambres.

Esta idea surge de una oportunidad de subvención publicada por la Agencia Espacial Europea. Los estudiantes del Laboratorio de Construcción de Robots (RB) de la Universidad Tecnológica de Delft, dirigidos por la Dra. Henriettevia, participaron con entusiasmo en una tarea centrada en la utilización de recursos en el sitio para la construcción extraterrestre. El equipo de RB, junto con expertos en ciencia de materiales, robótica e ingeniería aeroespacial, presentó una idea que recibió 100.000 € para el desarrollo preliminar de una prueba de concepto.

El enfoque propuesto se centra en la experiencia del laboratorio, la construcción de robots, la excavación de regolitos, la impresión de nuevos hábitats mediante un proceso de modelado en capas y todo lo demás necesario para completar la tarea. Tiene cuatro componentes principales que coordinan el trabajo entre robots. Energícelos a ellos y a sus hábitats.

La excavación robótica de regolitos se ha investigado anteriormente, pero generalmente se realiza en condiciones lunares. Diferentes patrones de excavación ayudan a construir diferentes estructuras. El patrón en el que se centró el equipo de RB fue una espiral descendente. Estas estructuras pueden crear una estructura estable y segura en un espacio relativamente pequeño en la superficie.

Modelar la tensión y la deformación de la estructura es un elemento importante de los proyectos de investigación actuales. El equipo desarrolló un prototipo a escala de 1 mx 1 m del fragmento con un patrón que puede crear efectivamente un área segura y estable. Algunas áreas están diseñadas con un enfoque residencial, como un área de planta removible que puede acomodar plantas cultivadas hidropónicamente.

Es necesario eliminar toneladas de regolito de un sitio de excavación a gran escala. El regolito se utiliza como material para hábitats estables de impresión 3D. Inicialmente, el equipo planeó combinar regolito con azufre líquido para hacer hormigón. Sin embargo, después de involucrar a científicos de materiales y un socio industrial especializado en la impresión robótica de cemento, decidieron utilizar algunos de los recursos hídricos de Mars para utilizar hormigón a base de cemento. Sin embargo, la creación de cemento en sí requiere infraestructura, por lo que los planes para usar regolito deben esperar hasta que la infraestructura ya esté instalada en la Tierra.

La estructuración del hábitat en sí también es una consideración importante al diseñar formas para la impresión 3D. El equipo se centró en estructuras relativamente porosas, por lo que se utilizó menos material en la construcción. Sin embargo, la estructura sigue siendo muy fuerte y duradera y también proporciona un buen aislamiento de la radiación y los impactos de micrometeoroides que las colonias subterráneas están tratando de evitar.

Algunos de los beneficios de este enfoque se deben a la colaboración, que es uno de los mayores impulsores de la innovación. Este proyecto está coordinado por RB Labs, pero involucra a socios de TUD y socios comerciales externos. Estos colaboradores aportan experiencia en ingeniería civil, aeroespacial y de robots y técnicas de modelado en capas para desarrollar enfoques para la construcción de enjambres de robots.

Para más información:
Proyecto de hábitat subterráneo de Marte para la producción de robots. arxiv.org/abs/2105.02619 arXiv: 2105.02619v1 [astro-ph.IM]