导读：未来在火星上定居意味着要承受较高的辐射水平、缺氧的情况、埋在极地冰盖下的冰冻水以及暴跌至 -220 华氏度的寒冷天气等。由于新的地外环境意味着完全不同的生活方式，美国宇航局希望研究在人类到达火星之前（不早于 2033 年），宇航员首先能够适应火星上的严酷生活。2022 年 11 月，NASA 和 3D 打印建筑巨头ICON在德克萨斯州休斯顿的 NASA约翰逊航天中心完成了火星沙丘阿尔法的建造，这是一个 3D 打印的 1,700 平方英尺栖息地，它将模拟在火星上生活和工作的情况。该任务是 NASA宇航员健康和性能模拟(CHAPEA) 任务中的第一个（共有三个任务）。2023年4月，南极熊获悉，NASA宣布第一次任务定于2023年6月开始，届时除了宇航员必须通过训练标准，志愿人员也将进入3D打印的火星模拟栖息地，感受火星生活环境。
3D 打印火星表面栖息地模拟被称为火星沙丘阿尔法的 3D 打印结构将模拟逼真的火星栖息地，以支持长期的探索级太空任务。阿尔法火星沙丘中的生活将类似于生活在未来火星表面栖息地的人们的预期体验。3D 打印栖息地的布局旨在在栖息地内提供独立的生活和工作区域。
为什么要进行 3D 打印？未来的太空探索定居点有可能使用增材制造技术进行 3D 打印，从而无需在多次飞行中发射大量建筑材料，而这是成本高昂的。
宇航员的任务：将选择三名不同的机组人员居住在火星沙丘阿尔法，执行为期一年的任务。每个机组人员将包括四名人员和两名候补人员。模拟任务将提供有价值的见解和信息，以评估 NASA 的太空食品系统以及未来太空任务的身体和行为健康和绩效结果。来自火星沙丘阿尔法栖息地的研究将被 NASA 用于告知风险和资源交易，以支持机组人员在长期任务期间在火星上生活时的健康和表现。
栖息地打印统计：●技术：ICON 的下一代 Vulcan 建筑系统
●面积：1,700 平方英尺
●材质：混凝土
火星沙丘阿尔法功能包括：
●四个私人船员宿舍
●专用工作站
●专用医疗站
●公共休息区
●厨房和食品种植站
△Crew Health and Performance Exploration Analog 栖息地的沙盒部分包含在虚拟现实穿越期间使用的跑步机等设备。在长达一年的模拟期间，宇航员们将开展不同的任务活动，包括栖息地外的模拟太空行走或“火星漫步”（部分使用虚拟现实技术）、机器人操作、栖息地维护、个人卫生、锻炼和作物生长。为了尽可能逼真地进入火星，机组人员还将面临资源限制、隔离和设备故障等环境压力因素。CHAPEA 约翰逊的副项目经理 Raina MacLeod 表示，他们试图通过为 CHAPEA 工作人员设置真实的环境和工作量来模拟火星生活方式。
由于火星的重力约为地球的三分之一，这会对宇航员执行任务带来巨大的挑战。为此，该机构创建了一个 1,200 平方英尺的“沙箱”部分，里面装满了红沙以模拟火星景观，并包含用于虚拟现实步行的跑步机等设备。在模拟栖息地执行的任务并不都是相同的，是多种多样的。例如，在一些模拟太空行走期间，宇航员将通过定位和识别感兴趣的石头，将独特的特征传达给栖息地内的宇航员以输入数据库，拍摄照片以供记录并检索样本，从而专注于野外地质工作，从岩石中提取并带入栖息地进行分析。在其他期间，工作人员将评估模拟施工活动的场地。一些虚拟现实穿越包括模拟科学和维护活动，例如设置实验包或执行减尘步骤以优化太阳能电池板的功能。
△2023 年夏天，第一个在栖息地模拟遥远世界生命的为期一年的模拟任务开始。MacLeod 解释说：“我们考虑了几种不同类型的太空行走，这些太空行走将与宇航员在火星表面所做的事情是一致的。我们会让他们做地质工作或者做一些建筑任务，然后还有勘探。因此，这就是我们正在为 CHAPEA 寻找的三个类别——地质、建筑和勘探。”除了模拟穿越之外，宇航员们还将花时间远程操作机器人元件，因为在火星上，宇航员需要扩展他们的探索能力。
△在船员健康和性能探索模拟栖息地内，有一个地质工作站，配有手套箱，用于分析在模拟太空行走期间收集的岩石样本。在 CHAPEA 机器人操作期间，宇航员们将负责控制一架类似直升机的无人机和一个移动机器人。宇航员将在栖息地内成对工作，操作无人机和机器人调查偏远地区，识别和取回岩石样本，并记录地质信息。机器人元素是一项非常有趣的活动，为工作人员提供了很多的帮助，因为未来的火星宇航员可以利用遥控无人机和漫游车来扩大侦察半径。”NASA 正在通过 Artemis 任务引领重返月球进行长期科学和探索。建立这个3D打印模拟栖息地的终极目标是从第一批离开 NASA 地面模拟火星栖息地的宇航员身上吸取的教训将有助于该机构更好地准备应对机组人员可能在那里遇到的挑战，这是NASA探索从月球到火星中最关键的步骤之一。
内容来源：南极熊
本期编辑：小艾
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