ในอนาคตอันใกล้นี้การไปเยือนดาวอังคารของมนุษย์อาจจะไม่ได้เป็นเรื่องที่ไกลตัวอีกต่อไปองค์กรขนาดใหญ่อย่าง NASA มีวิสัยทัศน์ที่จะส่งมนุษย์ไปเหยียบบนพื้นผิวดาวอังคารภายในทศวรรษที่ 2030 ส่วน SpaceX ของ อีลอน มัสก์ (Elon Musk) กลับทะเยอทะยานในการตั้งเป้าหมายถึงขั้นที่ว่าในปี 2050 บนดาวอังคารจะมีประชากร 1 ล้านคน แต่ก่อนที่เราจะตื่นเต้นกับโครงการสำรวจดาวอังคารโดยมนุษย์ที่กำลังเกิดขึ้น เราต้องแก้ปัญหาหลาย ๆ อย่างเสียก่อน ไม่ว่าจะเป็น การออกแบบยานอวกาศรุ่นใหม่ การผลิตเชื้อเพลิงจรวดบนดาวอังคาร การสื่อสาร และปัญหาการออกแบบที่อยู่อาศัย เป็นต้น
เมื่อปี 2019 ที่ผ่านมา NASA จัดการประกวดออกแบบที่อยู่อาศัยบนดาวอังคารโดนใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ โดยผู้ชนะการแข่งขันครั้งนั้นคือโปรเจ็ค MASHA (มาช่า) จากบริษัท AI SpaceFactory ได้รับเงินรางวัลกว่า 500,000 ดอลล่าห์สหรัฐ หรือราว 15 ล้านบาทเพื่อนำไปพัฒนาการออกแบบต่อไป ซึ่งสาเหตุที่ NASA ต้องการสร้างที่อยู่อาศัยบนดาวอังคารโดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติก็เพราะว่าค่าใช้จ่ายในการขนส่งสัมภาระไปดาวอังคารนั้นมีราคาสูงมากเพราะฉะนั้นการขนส่งโมดูลที่อยู่อาศัยขนาดใหญ่ไปอาจไม่ใช่ทางเลือกที่ดีนัก ในเมื่อมีพื้นที่ขนส่งในจรวดจำกัดจึงมีความจำเป็นในการต้องนำเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ 3 มิติเข้ามาพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการส่งหุ่นยนต์ไปสร้างที่อยู่อาศัยบนดาวอังคารเพื่อรอการเข้ามาอยู่อาศัยของมนุษย์ในภายหลัง
ในปัจจุบันโดยเฉพาะในยุโรปและสหรัฐอเมริกาได้มีการนำเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ 3 มิติมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างมากขึ้น ปกติแล้วการสร้างบ้านขนาดกลางหนึ่งหลังที่อาจต้องใช้คนงานหลายสิบคน แต่เมื่อมีการนำเครื่องพิมพ์สามมิติมาใช้ปรากฎว่าจำนวนคนงานที่ใช้อาจต้องการเพียงแค่ 2-3 คนเท่านั้น ทำให้ต้นทุนในการก่อสร้างบ้านลดลงอย่างมหาศาล การพิมพ์บ้านบนโลกจึงอาจจะไม่ใช่เรื่องไกลตัวอีกต่อไป NASA จึงได้จัดการแข่งขันดังกล่าวขึ้นว่าด้วยวิธีการเดียวกับบนโลกจะสามารถนำไปประยุกต์บนดาวอังคารได้หรือไม่
MASHA by AI SpaceFactory
MASHA แนวคิดที่อยู่อาศัยสุดล้ำทรงกระบอกบนพื้นผิวดาวอังคาร ที่จะดำเนินการสร้างด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติเพียงเครื่องเดียวทั้งหมด ส่วนบริเวณที่เป็นกระจกหรือประตูจะถูกประกอบเข้าไปภายหลัง วัสดุที่ใช้ก่อสร้างเป็นที่แน่นอนว่าไม่สามารถขนมาจากบนโลกได้เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายสูงดังนั้นจึงต้องหาทรัพยากรมาจากตัวดาวอังคารเพื่อลดค่าใช้จ่าย โดยการใช้สารประเภท Biopolymer (สารจำพวกพลาสติกที่อาจจะต้องนำเข้าจากโลก) และ Basalt ซึ่งก็คือหินบะซอลต์ที่กระจายตัวอยู่เต็มพื้นผิวของดาวอังคารนั่นเอง เมื่อนำวัตถุเหล่านี้มารวมกันและให้ความร้อนที่อุณหภูมิราว 170 องศาเซลเซียส จึงมีความพร้อมที่จะนำมาพิมพ์ที่อยู่อาศัยได้ทันที โดยใช้เวลาในการแข็งตัวประมาณ 5 นาที เมื่อคงที่แล้วโครงสร้างจะมีความกระแรงมากพอที่จะกันพายุที่เกิดขึ้นบนดาวอังคารได้
แนวคิดแบบนี้เรียกว่า In-Situ Resource Utilization อ่าน – แผนการบริหารทรัพยากรบนดาวอังคาร In-Situ Resource Utilization
สาเหตุที่ทางทีม AI SpaceFactory เลือกใช้ทรงกระบอกเพราะว่าเป็นรูปแบบที่สามารถทนต่อแรงดันที่แตกต่างกันได้ดีที่สุดเนื่องจากชั้นบรรยากศบนดาวอังคารเบาบางเพียงแค่ร้อยละ 1 ของโลก ส่วนภายในที่อยู่อาศัยจะต้องปรับความดันให้เท่ากับอากาศบนโลก ทรงกระบอกจึงสามารถรับมือต่อความแตกต่างของความดันได้ดีที่สุด ถ้าสิ่งปลูกสร้างเป็นโดมครึ่งวงกลมอย่างที่เรามักจะเห็นกันตามนิยายหรือภาพยนตร์วิทยาศาสตร์สมัยก่อน จะทำให้บริเวณฐานต้องมีขนาดใหญ่ที่จะรองรับน้ำหนักของสิ่งก่อสร้าง ทำให้มีการใช้วัสดุที่มากขึ้น ส่งผลให้เปลืองพลังงานในการก่อสร้างมากขึ้น ทั้งยังมีปัญหาเรื่องพื้นที่ใช้สอยที่ไม่สามารถใช้งานได้บริเวณด้านบนและด้านข้างของโดมได้ ด้วยข้อจำกัดของโดมครึ่งวงกลมหลายด้านนี้ทำให้ที่อยู่อาศัยทรงกระบอกเป็นผู้ชนะไปโดยปริยาย
นอกจากความท้าทายเรื่องความดันแล้ว ปัญหาถัดมาคือเรื่องของอุณหภูมิบนดาวอังคาร ในช่วงหน้าร้อนตอนกลางวันแถบเส้นศูนย์สูตรของดาวอังคาร อุณหภูมิอาจพุ่งสูงถึง 20 องศาเซลเซียส แต่เนื่องจากชั้นบรรยากาศที่เบาบางทำให้ไม่สามารถรักษาอุณหภูมิให้คงที่เหมือนโลกได้ ในช่วงกลางคืนของดาวอังคารอุณหภูมิจะทิ้งดิ่งลงไปที่ติดลบราว -90 องศาเซลเซียส ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อการขยายตัวยืดหดของวัตถุ ทำให้ทีมงานของ MASHA ต้องออกแบบระบบกันสั่นแรงสั่นสะเทือนบริเวณฐานจากการขยายตัวของพื้นผิวสิ่งปลูกสร้าง และสร้างโครงสร้างอีกชั้นที่อยู่ด้านใน โครงสร้างหลักที่ทำมาจากวัสดุบนดาวอังคารอีกที
เมื่อแก้ปัญหาทางกายภาพของดาวอังคารแล้วประเด็นต่อไปที่เหล่าสถาปนิกต้องมาคำนึงก็คือเรื่องของสภาพจิตใจมนุษย์ ลองจินตนาการถึงภารกิจบนดาวอังคารว่าเหล่านักบินอวกาศ ต้องตื่นมาใช้ชีวิตในสถานที่เดิม ๆ คนเดิม ๆ ทำงานเดิม ๆ ตลอดทั้งปี ซึ่งอาจบ่มเพาะให้เกิดปัญหาสุขภาพจิตได้ ดังนั้นการออกแบบที่อยู่อาศัยให้คล้ายกับโลกมากที่สุด จะช่วยให้เหล่านักบินอวกาศที่อยู่หากจากเราประมาณ 55 ล้านกิโลเมตร คิดถึงโลกน้อยลง
MASHA จึงถูกออกแบบมาให้มีบานหน้าต่างอยู่รอบทิศทางที่ทำให้มองเห็นวิวทิวทัศน์ 360 องศา ซึ่งยังรวมไปถึง กระจกขนาดใหญ่ด้านบนสุดที่ช่วยให้แสงอาทิตย์สาดส่องเข้ามาในที่พักอาศัย ลดการใช้พลังงานในการผลิตไฟฟ้าและปรับสภาพให้คล้ายกับวัฏจักรกลางวันกลางคืนบนโลกมากขึ้น และเรายังโชคดีที่ 1 วันบนดาวอังคารเท่ากับ 24 ชั่วโมง 37 นาที ของโลก จึงไม่ได้รบกวนวัฎจักรการนอนของมนุษย์มากเท่าใดนัก
ด้วยความที่ MASHA เป็นที่อยู่อาศัยทรงกระบอกสูงจึงมีการแบ่งส่วนที่อยู่อาศัยด้วยกันทั้งหมด 4 ชั้น อ้างอิงตามข้อมูลของบริษัท AI Space Factory
- ชั้นที่ 1 นั้นจะใช้ห้องทดลองและส่วนเตรียมตัวของนักบินอวกาศในการเตรียมออกไปนอกที่อยู่อาศัย
- ชั้นที่ 2 จะเป็นห้องทดลองอีกส่วนหนึ่งและห้องครัวที่ไว้เตรียมอาหารและสถานที่ที่เหล่านักบินมาพบปะกัน
- ชั้นที่ 3 เป็นส่วนของที่พักอาศัยส่วนตัวของลูกเรือโดยจะมีด้วยกันทั้งหมด 4 ห้องนอนและยังมีห้องน้ำอยู่ในชั้นเดียวกันด้วย
- ชั้นที่ 4 คือส่วนที่ติดกับบานกระจกด้านบน ไว้ใช้เป็นพื้นที่ยิมออกกำลังกายและพื้นที่เอกประสงค์สำหรับการทำกิจกรรมต่าง ๆ ที่จะเกิดขึ้น
การออกแบบสุดล้ำของ MASHA ที่คิดคำนวณมาอย่างดีจาก AI SpaceFactory ส่งผลให้แบบก่อสร้างนี้ชนะการประกวดของ NASA อย่างไม่มีข้อสงสัยในการสร้างที่อยู่บนดาวอังคารด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ แต่ถึงกระนั้นทาง AI SpaceFactory ไม่ได้หยุดอยู่ที่แนวคิด MASHA บนดาวอังคารแต่ยังนำงานวิจัยเหล่านี้มาสานต่อเพื่อให้เกิดประโยชน์ต่อมนุษย์บนโลกอีกด้วยจึงเป็นที่มาของอีกโครงการหนึ่งที่มีชื่อว่า TERA
TERA จากดาวเคราะห์แดงสู่ผืนโลก
ในปัจจุบันอุตสหกรรมการผลิตคอนกรีตและเหล็กกล้านั้นป้อนก๊าซเรือนกระจกเข้าไปชั้นบรรยากาศโลกอย่างมหาศาลในแต่ละปี คิดเป็นร้อยละ 15 ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งหมดของโลก ทาง AI SpaceFactory ผู้ออกแบบบ้านบนดาวอังคาร MASHA (มาช่า) เห็นว่าการก่อสร้างในปัจจุบันอาจจะต้องเปลี่ยนทิศทางในการใช้วัสดุทั้งหมดเพื่อรักษาโลกของเราไว้ในอนาคตอันใกล้นี้ก่อนที่จะสายเกินไป ซึ่งการที่เทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ 3 มิติเข้ามาทำให้กลุ่มธุรกิจก่อสร้างมีหนทางที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพิ่มขึ้น เช่นในโครงการ TERA (ทีร่า) วัตถุดิบที่จะนำมาเข้าเครื่องพิมพ์นั้นจะเป็นสารจำพวก Biopolymer หรือพลาสติกที่สามารถนำมาจากขยะรีไซเคิลได้ ทำให้ลดต้นทุนการก่อสร้างลง และไม่ทำลายระบบนิเวศในระหว่างขั้นตอนก่อสร้าง
อีกไม่นานเราอาจจะได้เห็นบ้านที่สร้างจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพิ่มมากขึ้นทุก ๆ ปี ถึงแม้ว่าจุดเริ่มต้นของมันจะมาจากการคิดค้นสิ่งก่อสร้างบนดาวดวงอื่นก็ตามซึ่งกำลังจะเกิดการก่อสร้างที่อยู่อาศัย TERA (ทีร่า) ขึ้นจริง ๆ บริเวณ Upstate New York, USA โครงการ TERA นี้เองได้เป็นอีกหนึ่งตัวอย่างที่แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเทคโลยีอวกาศสามารถช่วยพัฒนาชีวิตมนุษย์บนโลกได้ ไม่ใช่ว่าการไปดาวอังคารอาจจะเป็นการหนีปัญหาจากโลกไปเท่านั้น
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
