تأثیر اکتشافات فضایی بر آینده معماری روی زمین

به گزارش ایمنا، دیدگاه عمومی اغلب اکتشافات فضایی را به‌عنوان یک تلاش بی‌سرانجام با ارتباطی محدود با چالش‌های زمینی در نظر می‌گیرد اما این دیدگاه سهم قابل‌توجهی از تأثیر برنامه‌های فضایی بر زندگی زمینی را نادیده می‌گیرد. با هدایت نوآوری‌های مبتنی‌بر فناوری، گسترش پایه‌های علمی و الهام بخشیدن به نسل‌های آینده، اکتشاف فضایی یک کاتالیزور ارزشمند برای پرداختن به مسائل جهانی است و معماری در خط مقدم است.

راه‌حل‌های نوآورانه برای حفظ زندگی در خشن‌ترین محیط‌ها می‌تواند بعضی از چالش‌های مهم موجود در زمین را برطرف کند و رویکردهای جدیدی را برای پایداری، بهره‌وری انرژی و انعطاف‌پذیری ارائه دهد. با استفاده از درس‌های آموخته‌شده از اکتشافات فضایی، می‌توان کیفیت زندگی روی زمین را افزایش داد و ساختمان‌هایی پایدارتر و سازگارتر با شرایط محیطی ساخت.

فضا، مرکز نوآوری‌های غیرمنتظره

ثابت شده است که فضا یک کاتالیزور برای پیشرفت‌های روزمره است. حتی قبل از پرتاب موشک‌ها، زمان طولانی به توسعه فناوری‌هایی برای پیشرفت در شرایط ویژه فضایی اختصاص داده می‌شد که همین فناوری‌ها به خانه‌ها، بیمارستان‌ها و صنایع روی زمین راه پیدا کرد. از پنل‌های خورشیدی تا ضربه‌گیرهای ساختمانی، تأثیر کاوش در فضا بر زندگی روزمره انسان غیرقابل‌انکار است.

یکی از نوآوری مهم که از اکتشافات فضایی به زمین رسیده است، طراحی ماژولار است که برای سازگاری با شرایط و چالش‌های لجستیکی سفرهای فضایی، سازه‌هایی را ارائه می‌کند که سازگار، مقیاس‌پذیر و به راحتی قابل حمل باشند. زیستگاه‌های فضایی باید با سازه‌های ماژولار طراحی شوند تا به سرعت جمع‌آوری و پیکربندی شوند و نیازهای در حال تغییر و تحول را برآورده کنند.

طراحی ماژولار تأثیر عمیقی بر معماری روی زمین گذاشته است و بسیاری از شهرها این مفهوم را برای ایجاد مسکن، زیرساخت‌ها و راه‌حل‌های مدیریت منابع انعطاف‌پذیر و پایدار به کار می‌برند که به‌راحتی قابل‌تعویض هستند و می‌توانند با تغییر نیازها و شرایط محیطی سازگار شوند. یکی از کاربردهای مهم طراحی ماژولار راه‌حل‌های مسکن سریع برای امدادرسانی به آسیب‌دیدگان بلایای طبیعی و توسعه شهری انعطاف‌پذیر است.

نمونه بارز تأثیر کاوش فضایی بر طراحی معماری Mars Case توسط OPEN Architecture است که زیستگاه مریخی با ساختاری انعطاف‌پذیر و سازگار را به نمایش می‌گذارد که می‌تواند با استفاده از ماژول‌های پیش‌ساخته مونتاژ شود. هر ماژول را می‌توان برای اهداف و عملکردهای مختلف همچون محله‌های زندگی، آزمایشگاه‌های تحقیقاتی یا گلخانه‌ها به صورت سفارشی ساخت.

در مرکز Mars Case یک ماژول خدماتی با ابعاد ۲.۴x۲.۴x۲.۰ متر قرار دارد که آشپزخانه، حمام و اجزای خدمات مکانیکی را در خود جای می‌دهد و به‌عنوان محفظه قفل هوایی و فضای ذخیره‌سازی نیز عمل می‌کند. هنگامی که این محفظه باز می‌شود، ماژول دوم قابل باد کردن را آزاد می‌کند و به فضای زندگی کروی برای فعالیت‌هایی همچون خواندن، تفکر و استراحت گسترش می‌یابد.

این طراحی یکپارچه نه‌تنها فضا را ذخیره می‌کند، بلکه پایداری را نیز ارتقا می‌دهد، زیرا می‌توان آن را برای حمل‌ونقل آسان جمع و ذخیره کرد. سیستم Mars Case به‌صورت حلقه‌بسته است و انرژی، هوا و آب را به اکوسیستم برمی‌گرداند و مصرف منابع و اتلاف را به میزان قابل‌توجهی به حداقل می‌رساند.

ادغام فناوری‌های فضایی با معماری بومی

در حالی که طراحی ماژولار به‌عنوان یکی از استراتژی‌های اتخاذشده در معماری فضا ظاهر شده است، راه‌حل‌های فضایی جایگاه ارزشمندی در معماری بومی پیدا کرده‌اند. محدودیت‌ها و چالش‌های مرتبط با حمل‌ونقل و مونتاژ سازه‌ها در مناطق دورافتاده یا غیرقابل‌سکونت، بازنگری در روش‌های ساختمانی سنتی و احیای معماری بومی را به‌عنوان یک رویکرد استراتژیک ضروری کرده است.

ادغام پرینت سه‌بعدی در معماری و استفاده از شیوه‌های بومی که از منابع محلی به‌عنوان مصالح ساخت‌وساز استفاده می‌کنند، نشان‌دهنده پیشرفت قابل‌توجهی در تکنیک‌های ساخت‌وساز پایدار است. این فناوری با ایجاد هندسه‌های پیچیده و استفاده از طیف وسیعی از مواد، روشی انعطاف‌پذیر و کارآمد برای ساخت سازه‌ها با استفاده از مواد محلی ارائه می‌دهد که با عنوان مفهوم بهره‌برداری از منابع درجا (ISRU) شناخته می‌شود.

رویکرد ISRU وابستگی به مواد تأمین‌شده از زمین را به حداقل می‌رساند و خودکفایی را در زیستگاه‌های فضایی تقویت می‌کند. در واقع این فرایند، سنگ بنای اکتشاف فضای پایدار است که پیامدهای مستقیمی بر معماری و ساخت‌وساز در سیاره زمین دارد، با توسعه فناوری‌هایی برای استخراج و پردازش مواد از منابع محلی می‌توان اتکا به منابع محدود را کاهش داد و اثرات زیست‌محیطی پروژه‌های ساختمانی را به حداقل رساند.

علاوه بر این، ایجاد مصالح ساختمانی در محل می‌تواند ساخت‌وساز سریع و انطباق با شرایط در حال تغییر را امکان‌پذیر کند که آن را به‌ویژه در امدادرسانی به بلایا و مناطق دورافتاده ارزشمند می‌کند. این رویکرد ضایعات و اثرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد و اقتصاد دایره‌ای را در صنعت ساخت‌وساز ترویج می‌کند.

تلاش پیشگامانه این فناوری، پروژه Luna Habitation، یک پایگاه قمری با چاپ سه‌بعدی در مریخ است که پتانسیل استفاده از ISRU و ساخت‌وساز ماژولار را در محیط‌هایی با شرایط سخت نشان می‌دهد. در این پروژه اجزای ماژولار با استفاده از سنگ‌های قمری (ماده سست و تکه تکه‌شده متشکل از قطعات سنگ، دانه‌های معدنی و ذرات شیشه‌ای که سطح ماه را پوشانده است) ساخته شده‌اند که می‌توان آنها را برای ایجاد فضاهای قابل‌سکونت که هم محافظ و هم سازگار با محیط ماه هستند، جمع‌آوری کرد.

این پایگاه دارای ماژول‌های بادی برای استقرار و گسترش سریع و همچنین ساختارهای مستحکم برای سکونت طولانی‌مدت است. طراحی این پایگاه نشان می‌دهد که همگرایی معماری بومی و پرینت سه‌بعدی با ترکیب بهترین تکنیک‌های ساختمانی سنتی و فناوری پیشرفته، مسیر امیدوارکننده‌ای را برای ساخت‌وساز هموار می‌کند.

پروژه بعدی زیستگاه مریخ است که با حمایت ناسا اجرا خواهد شد و مرزهای معماری فضایی را بیش از پیش گسترش خواهد داد. این طرح یک شهرک ساخته‌شده توسط ربات‌های مستقل را پیش‌بینی می‌کند که بر نقش اتوماسیون در سازه‌های فرازمینی در مقیاس بزرگ تأکید دارد.

ساختمان Edge در آمستردام یکی از پایدارترین ساختمان‌های اداری در جهان و نمونه‌ای عالی از ساختمان‌هایی است که از هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی مصرف انرژی، روشنایی و کنترل آب‌وهوا استفاده می‌کند و پتانسیل این فناوری‌ها را برای تغییر شیوه‌های معماری نشان می‌دهد. این ساختمان نشان می‌دهد که فناوری‌های هوشمند و رباتیک با ایجاد هندسه‌های پیچیده و استفاده از طیف وسیعی از مواد، پتانسیل رفع کمبود مسکن و ارائه کمک‌های بلایای طبیعی را در مناطق آسیب‌دیده از بلایای طبیعی دارد.

کاربرد فناوری‌های فضایی در پیشرفت معماری

همگرایی مهندسی هوافضا و معماری یک رابطه هم‌افزایی را به همراه دارد و پیشرفت‌های یک حوزه باعث نوآوری در حوزه دیگر می‌شود. اکتشاف فضایی که با شرایط محیطی شدید و محدودیت منابع مشخص می‌شود، توسعه مواد پیشرفته، تکنیک‌های ساخت‌وساز و سیستم‌های انرژی را ضروری کرده است. این فناوری‌ها پتانسیل قابل‌توجهی را برای افزایش عملکرد، پایداری و انعطاف‌پذیری ساختمان‌های زمینی ارائه می‌دهند، به‌ویژه در مناطقی که در معرض آب‌وهوای شدید یا بلایای طبیعی هستند.

مواد با کارایی بالا نظیر پلیمر تقویت‌شده با فیبر کربن (CFRP) نمونه‌ای از انتقال فناوری از فضا به زمین است. CFRP که در اصل برای کاربردهای هوافضا به‌دلیل نسبت استثنایی استحکام به وزن، دوام و مقاومت در برابر خوردگی طراحی شده بود، کاربرد روزافزونی در صنعت ساخت‌وساز پیدا کرده است. استحکام بالا و وزن کم، این ماده را برای تقویت سازه‌ها بدون افزودن جرم قابل‌توجه، کاهش مصرف مواد و افزایش عمر مفید و کمک به ساختمان‌های پایدارتر و انعطاف‌پذیرتر ایده‌آل می‌سازد.

به‌طور مشابه، مفهوم بتن خودترمیم‌شونده با الهام از سیستم‌های بیولوژیکی و پالایش‌شده از طریق تحقیقات فضایی، پتانسیل ترمیم مستقل مواد را نشان می‌دهد. با تعبیه میکروکپسول‌های حاوی عوامل ترمیم‌دهنده در ماتریس بتن، محققان موادی را توسعه داده‌اند که قادر به ترمیم مستقل ترک‌ها هستند و در نتیجه منجر به افزایش دوام و کاهش هزینه‌های نگهداری می‌شوند. استفاده از بتن خودترمیم‌شونده در زیرساخت‌ها می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی طول عمر سازه‌ها را افزایش داده و اثرات زیست‌محیطی را به حداقل برساند.

بهره‌وری انرژی، یکی از ملاحظات اساسی در اکتشاف فضا به دلیل منابع محدود است که باعث پیشرفت در فناوری‌های ساختمان‌های زمینی شده است. سیستم‌های انرژی خورشیدی و راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی که در آغاز برای کاربردهای فضایی توسعه یافته بودند، به گزینه‌های مناسب و مقرون‌به‌صرفه برای تولید و ذخیره انرژی تجدیدپذیر روی زمین تبدیل شده‌اند.

سیستم‌های پشتیبانی از زندگی حلقه‌بسته که برای بازیابی هوا و آب در فضاهای محدود طراحی شده‌اند، بینش ارزشمندی را در مورد استراتژی‌های مدیریت منابع ارائه می‌دهد. با تطبیق این فناوری‌ها با ساختمان‌های زمینی می‌توان ساختارهای بسیار کارآمد و پایداری ایجاد کرد که مصرف منابع و تولید زباله را به حداقل می‌رساند.