Biomimetic Structures for Martian Habitats : In the Light of Form-Finding

Nella progettazione di habitat per condizioni estreme come quelle su Marte, la natura ci aiuta a guardare queste condizioni estreme da una prospettiva diversa. L'obiettivo principale di questa ricerca è rispondere alla domanda su come progettare una struttura protettiva per l'abitazione sulla superficie di Marte, e allo stesso tempo comprendere in profondità il pianeta, utilizzando i progressi che abbiamo fatto nel corso dei secoli nelle discipline di architettura, ingegneria e scienze naturali. Gli studi precedenti hanno dimostrato che le strutture sulla superficie marziana dovrebbero essere progettate per proteggere dai fattori ambientali, ma la maggior parte delle ricerche sono state condotte per proteggere da pericoli come radiazioni, fluttuazioni di temperatura, tempeste di sabbia e impatti micrometeoidi. I primi coloni sulla superficie di Marte potevano vivere in scatole, note anche come barattoli di latta, e poi in unità gonfiabili sotto una struttura schermante o utilizzando morfologie esistenti, protette dai rischi ambientali, ma tutte queste sono strutture ibride e presentano altri problemi operativi. che dipendono anche dalla Terra. Tuttavia, per un insediamento permanente e sostenibile su Marte, era essenziale trovare risorse indigene per costruire la struttura autonoma per neutralizzare la differenza di pressione su un pianeta con una bassa pressione atmosferica come Marte. Produrre materiali autoctoni ad alta resistenza alla trazione per neutralizzare le sollecitazioni sulla struttura causate dalla differenza tra l’atmosfera marziana di 0,006 bar e l’atmosfera dell’habitat di 1,0 bar è complessa ed economicamente insostenibile. Pertanto, per aumentare la resistenza alla trazione della struttura, abbiamo guardato alla natura e studiato come si comporta qualsiasi organismo vivente esposto alla pressione interna in qualsiasi fase della sua vita, senza disturbare la sua omeostasi. Dopo lo studio di organismi viventi con gusci altamente resistenti ed estromofili, è stato studiato in dettaglio il comportamento delle pareti cellulari delle piante sotto pressione di turgore ed è stato studiato il modo in cui l'Arabidopsis Thaliana raggiunge la sua massima resistenza sotto pressione interna. Seguendo il processo di ricerca della forma strutturale, la forma che l'Arabidopsis Thaliana assume sotto la pressione interna è stata sottoposta ad analisi strutturale utilizzando materiali indigeni come il cemento regolite rinforzato con fibre di basalto e il cemento allo zolfo. Come risultato dell'analisi, è stato stabilito che la struttura doveva essere rinforzata per aumentare la resistenza alla trazione e che erano necessarie strutture a nervatura nelle aree con bassa resistenza alla trazione. Sono necessarie ulteriori ricerche per ottimizzare la forma della struttura, lo spessore e il contenuto del materiale.