Ondergrondse habitats zijn recentelijk een brandpunt geworden van kolonisatie-inspanningen buiten de planeet. Bescherming tegen micrometeorieten, straling en andere potentiële gevaren maken ondergrondse locaties wenselijk in vergelijking met bovengrondse woningen. Het bouwen van dergelijke ondergrondse constructies biedt een overvloed aan uitdagingen, niet de minste daarvan is hoe ze daadwerkelijk worden geconstrueerd. Een team van onderzoekers van de Technische Universiteit Delft (TUD) werkt aan een plan om materiaal op te graven en vervolgens te gebruiken om habitats te printen. Dat alles zou gebeuren met een groep zwermende robots.

Het idee komt voort uit een subsidiekans die is geplaatst door de European Space Agency. Studenten van het Robotic Building lab (RB) aan de TU Delft, onder leiding van dr. Henriette Bier, waren enthousiast om deel te nemen aan de uitdaging die zich richt op in-situ gebruik van hulpbronnen voor constructies buiten de aarde. Het RB-team, samen met experts in materiaalkunde, robotica, en lucht- en ruimtevaarttechniek dienden een idee in dat € 100k ontving om een ​​voorlopige proof of concept te ontwikkelen.

De voorgestelde aanpak richt zich op de specialiteit van het laboratorium - robotbouw - en heeft vier hoofdcomponenten - het uitgraven van de regoliet, het printen van een nieuwe habitat met behulp van een additief productieproces, het coördineren van het werk tussen alle robots die nodig zouden zijn om de taken te voltooien, en hen van stroom te voorzien, evenals de habitat.

Het opgraven van regoliet met robots is eerder onderzocht, maar meestal in de context van de maan. Verschillende uitgravingspatronen zijn nuttig voor het bouwen van verschillende constructies, en het patroon waarop het RB-team zich concentreerde, was een neerwaartse spiraal. Een dergelijke structuur zou een stabiele, veilige structuur binnen een relatief kleine footprint op het oppervlak.

Het modelleren van de spanningen en spanningen op die structuur is een belangrijk onderdeel van het huidige studieproject. Het team ontwikkelde een prototype op schaal van 1m x 1m van een fragment met patronen waarmee ze effectief veilige en stabiele gebieden kunnen creëren. Sommige van die gebieden zijn ontworpen met het oog op bewoning, inclusief afneembare plantengebieden die op hydrocultuur gekweekte planten kunnen huisvesten.

Tonnen en tonnen regoliet zouden moeten worden verwijderd van elke opgravingslocatie op echte schaal. Die regoliet wordt gebruikt als materiaal om een ​​stabiele habitat in 3D te printen. Oorspronkelijk, het team was van plan om regoliet te combineren met vloeibare zwavel om beton te produceren. Maar na het betrekken van materiaalwetenschappers en een industriële partner gespecialiseerd in robotprinten met cement, besloten ze om op cement gebaseerd beton te gebruiken door een deel van de waterbronnen van Mars aan te boren. Het maken van cement zelf vereist echter een infrastructuur, dus een dergelijk plan om regolith te gebruiken zou moeten wachten tot nadat die infrastructuur al op zijn plaats was op de planeet.

Het structureren van de habitat zelf is ook een belangrijke overweging bij het ontwerpen van welke vorm 3D-geprint moet worden. Het team richtte zich op relatief poreuze structuren, waardoor ze minder materiaal in de constructie konden gebruiken. Echter, de constructies hadden nog steeds een opmerkelijk hoge sterkte en duurzaamheid en boden ook een goede isolatie tegen de straling en micrometeorietinslagen die de ondergrondse kolonie wil vermijden.

Enkele voordelen van deze aanpak zijn te danken aan een van de grootste aanjagers van innovatie:samenwerking. Het project wordt gecoördineerd door het RB-lab, maar er zijn zowel partners bij de TUD als externe commerciële partners bij betrokken. Deze medewerkers brengen civiele, ruimtevaart, en robottechnische expertise, en additieve fabricagetechnologieën voor de ontwikkeling van de benadering van robotzwermconstructie.