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Aggiornato il 14/07/2020
CASE SU MARTE
La prima idea per una Casa su Marte è stata fornita dal gruppo di architetti BIG (Bjarke Ingels Group) per gli Emirati Arabi, nel quale un loro partner, Jakob Lange, ha spiegato alla CNN come lui e il suo team abbia pianificato di affrontare le avversità del pianeta.
In effetti, la volontà da parte dell’uomo di raggiungere Marte non è una cosa nuova se si pensa alle innumerevoli sonde mandate a studiare il pianeta rosso.
Come costruirla:
Per rispondere a questa domanda bisogna dapprima prendere in considerazione tutte quelle che sono le caratteristiche ambientali, atmosferiche e di vita presenti su Marte.
Infatti, ai fini di una buona architettura che risponda alle esigenze dell’uomo, bisogna considerare che il pianeta rosso possiede un’atmosfera sottile, il che significa che i liquidi evaporano rapidamente in gas e l’assenza di un campo magnetico globale rende il pianeta meno protetto dalle radiazioni solari.
Le temperature sono ben diverse dalle nostre. Marte è un pianeta freddo, in media, con una temperatura di circa -63°C, inoltre, nonostante il freddo, il sangue di un essere umano potrebbe bollire, non essendoci nessuna protezione.
Insomma, le premesse non sono un granchè!
Questi aspetti legati alle scienze della terra del pianeta rosso dipendono fortemente dallo studio della sua storia geologica, quindi dalle sue evoluzioni.
Progetto:
L’elemento principale della città marziana sarà il biodoma, ossia una cupola geodetica, la quale, per mantenere una temperatura confortevole e una adeguata qualità dell’aria, è posta sotto pressione e ricoperta da una membrana di polietilene trasparente mentre l’ossigeno verrà ricavato tramite l’applicazione di elettricità al ghiaccio sotterraneo che lo porterebbe all’evaporazione e tramite elettrolisi alla sua scomposizione in idrogeno ed ossigeno.
All’interno del biodoma gli edifici verrebbero stampati in 3D, sfruttando il suolo marziano, con uno sviluppo degli stessi sottoterra per proteggere le persone da eventuali radiazioni, insomma vivremo in case semi-interrate e con un tetto spesso.
L’aggregazione dei vari biodomi, dovuta alla progressiva crescita demografica, andrà a generare le città, con forme di anelli o a toro.
Alcuni vantaggi:
Ma le caratteristiche di Marte offrono anche alcuni vantaggi, ad esempio, come detto dallo stesso Lange: “Poiché l’atmosfera su Marte è molto scarsa, il trasferimento di calore sarà molto basso, il che significa che l’aria all’interno delle cupole non si raffredderà più velocemente di quanto non farebbe sulla Terra”.
Inoltre, è possibile sperimentare forme nuove per l’architettura, dal momento che: “C’è circa un terzo di gravità, il che significa che puoi improvvisamente creare colonne che sono più sottili e hanno lunghezze di strutture maggiori.
Crea quasi come un set di regole completamente nuovo che devi seguire quando progetti l’architettura nello spazio.” Queste nuove forme porterebbero alla genesi di una architettura completamente marziana con nuovi skyline. Per adesso però, il progetto è stato applicato qui sulla Terra, nel deserto degli Emirati Arabi, sulla quale le necessità tecniche, di cui abbiamo parlato sopra, diminuiscono.
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Calcestruzzo marziano:
Abbiamo già parlato di come la NASA stia realmente ipotizzando di mandare i primi uomini su Marte per colonizzare il pianeta rosso.
Ma una volta arrivato sul pianeta, l’uomo avrà bisogno in qualche maniera di costruire edifici di qualità in cui vivere e lavorare; quindi c’è bisogno di un materiale di qualità ma al tempo stesso facilmente producibile, che sia costituito però da tutte quelle risorse che solo Marte stessa può fornire. Visto che il materiale più usato nell’edilizia mondiale è il calcestruzzo, perché non crearne una versione “marziana”?
E’ questo quello che si sono chiesti i ricercatori della Northwestern University, ideando il primo calcestruzzo composto da materie prime disponibili solo su Marte.
L’aspetto più importante di questo calcestruzzo è la possibilità di essere formato senza l’aggiunta di acqua che, anche se è stata ufficialmente scoperta nei mesi scorsi, rappresenterà una risorsa fondamentale per il sostentamento degli uomini sul pianeta.
Se quindi l’acqua non può essere utilizzata, il materiale principale del calcestruzzo è lo zolfo.
L’idea chiave è di riscaldare lo zolfo a 240°C, temperatura in cui passa allo stato liquido, di miscelarlo con il terreno di Marte, che funge quindi da legante, e di lasciar raffreddare il tutto; solidificando, lo zolfo si lega alle particelle di terreno, formando quindi il calcestruzzo marziano.
In realtà non è tutto così semplice, infatti già negli anni passati lo zolfo è stato testato come elemento principale del calcestruzzo, ma i risultati non sono stati affatto soddisfacenti. I problemi principali sono due: lo zolfo, solidificando, cambia forma allotropica, passando da zolfo monoclino a zolfo ortorombico, stabile alle basse temperature, e questo non è di certo un bene; un po’ come se scaldando la mina di una matita (grafite) improvvisamente essa si trasformasse in un diamante. In secondo luogo lo zolfo durante il processo si restringe, e restringendosi crea delle cavità e induce sollecitazioni che indeboliscono gravemente il materiale.
Per ovviare a questi problemi, i ricercatori della Northwestern University hanno eseguito vari test in cui simulavano il possibile terreno presente su Marte, composto principalmente da silice, ossido di alluminio, ossido di ferro e biossido di titano, variando costantemente le dimensioni delle particelle di terreno da inserire all’interno del composto. I ricercatori dopo aver aver mescolato l’aggregato con diverse percentuali di zolfo fuso e aver lasciato raffreddare i campioni in blocchi, hanno misurato le proprietà fisiche del materiale risultante, come la resistenza e la rottura compressione, oltre ad analizzare chimicamente il mix e simulare il suo comportamento in opera.
I risultati ottenuti sono stati interessanti; infatti risulta che usando particelle di aggregato più piccole è possibile ridurre la formazione di vuoti, il che aumenta in modo significativo la resistenza del materiale. Si è arrivati a definire che il miglior mix per la produzione del calcestruzzo su Marte è del 50% di zolfo e 50% di suolo marziano con dimensione massima delle particelle di 1mm.
Il calcestruzzo che si ottiene è molto resistente; facendo un paragone con quello standard usato per gli edifici di tutto il mondo, che deve avere una resistenza a compressione di circa 20MPa, il calcestruzzo marziano riesce a sopportare carichi anche superiori ai 50MPa.
Oltre alla resistenza, c’è un altro grande vantaggio: il calcestruzzo marziano può essere riciclato. Essendo infatti formato da un solo elemento principale, il calcestruzzo può essere riscaldato fino a far sciogliere lo zolfo in esso contenuto per poter poi riutilizzarlo varie volte solamente raffreddandolo di nuovo. Inoltre ha una presa molto rapida, è facile da gestire e da ottenere ed ha prezzi di produzione relativamente bassi, essendo l’elemento principale facilmente ricavabile sulla Terra.
Questi aspetti positivi rendono il calcestruzzo con lo zolfo un ottimo materiale, che purtroppo non può essere applicato all’atmosfera terrestre, ma può rappresentare uno stimolo per cercare di trovare un’alternativa al calcestruzzo che normalmente adoperiamo; questo perchè con il passare degli anni la presenza di “mostri di cemento” nel nostro paese a causa dell’abusivismo edilizio si sta espandendo, rendendo il calcestruzzo un materiale sovrautilizzato.
Se a questo si va ad aggiungere che la produzione del calcestruzzo è la terza causa di emissioni di CO2 nel mondo, si capisce come questa scoperta possa rappresentare uno stimolo a migliorare il prodotto.
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Ghiaccio per costruire in 3D:
La recente scoperta dell’acqua su Marte in forma solida ha dato il via a questo progetto per poter colonizzare il pianeta rosso e soprattutto studiarne il sottosuolo in situ.
La NASA infatti insieme alla America Makes ha stanziato 2,25$ milioni di dollari per il progetto e la costruzione di una abitazione attraverso stampante 3D, che deve essere atta allo studio della conformazione geologica del pianeta e soprattutto deve essere costituita da una combinazione di materiali riciclabili e materiali tipici di Marte.
Il primo posto è andato al Team Space Exploration Architecture and Clouds Architecture Office di New York grazie al progetto della Mars Ice House, aggiudicandosi $25000 come premio ma soprattutto la possibilità di realizzare il loro progetto mandando il team su Marte.
Diversi sono stati i fattori giudicati dalla NASA: l’architettura, il design, l’abitabilità, l’innovazione, la funzionalità, la giusta selezione del sito su Marte, la costruibilità tramite stampante 3D.
Ma come è fatta questa Mars Ice House?
Il nome richiama il concetto che ha ispirato il team, ovvero quello di “seguire l’acqua”: hanno scelto una zona del pianeta dove è certo esserci abbondanza di acqua, per poterne trarre vantaggio sia per il sostentamento umano che vegetale, ma soprattutto per avere sempre la disponibilità del loro materiale primario una volta “stampata” la casa, ovvero il ghiaccio.
La struttura emerge in maniera imperiosa dal sottosuolo per portare luce all’interno e per creare una visione con il paesaggio esterno, in modo tale che il corpo e la mente si mantengano in forma. Il team ha scelto il ghiaccio come elemento strutturale poiché esso ha l’abilità di filtrare i raggi solari e di proteggere dalle radiazioni esterne.
Il cuore della struttura è il Lander, ovvero il veicolo d’atterraggio, che viene ricoperto da una membrana gonfiabile di EFTE, un materiale plastico leggero, trasparente, resistente alla corrosione e alle alte temperature, ed è protetto dall’esterno da una zona intermedia che ha il compito di rendere meno brusco il passaggio interno-esterno.
Il Lander si estende in verticale per quattro piani e contiene tutte le cellule spaziali per i servizi meccanici e la vita quotidiana: laboratori, stanza per gli esercizi, libreria, cucina, camere da letto; i quattro piani sono collegati da una scala a chiocciola che permette all’equipaggio anche di fare esercizio fisico.
Si estende in verticale per quattro piani anche un giardino, che divide una facciata del Lander dalla zona intermedia, che ha il compito di fornire un supplemento di ossigeno e di cibo alla squadra di coloni oltre che a dare un beneficio psicologico grazie al suo colore verdeggiante che spezza la monotonia del ghiaccio.
Importantissima è la Zona Intermedia, termicamente separata dal Lander, che ha il compito di creare una zona neutrale che non sia né interamente esterna né interna, permettendo al team di esplorare l’esterno facendo a meno della tuta spaziale.
Questa zona è costituita da ghiaccio, ha la stessa pressione dell’interno e inoltre possiede dei piccoli robot che riflettono e concentrano sulla superficie del Lander la luce proveniente dall’esterno, per incrementare la vivibilità all’interno.
Un progetto rivoluzionario, che tutti quanti speriamo prenderà forma.
VIDEO : https://vimeo.com/142099027
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I progetti per arrivare su Marte ci sono, il materiale per costruire i primi edifici c’è: che la conquista del pianeta rosso abbia inizio!
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A cura di INSA-MARTE.
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