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当火星居住成为可能,建筑师该如何设计?

ArchiDogs 建道筑格ArchiDogs 2019-12-01


如果不能带着地球去流浪

或许我们可以先选择在火星居住!

火星居住成为可能,建筑师如何设计

让人类在火星上居住,到底有多难?

 

首批火星宇航员的航行距离是地球到月球间距的1000倍,运送结构材料极为困难另外,平时我们司空见惯的建筑形式,在火星的极大温差和辐射条件下建造就成为了不可能的任务,必须寻找新的突破口。

 

用可持续的设计概念贯穿始终,具有工程背景的建筑师Xavier及其团队会有怎样的创造呢?HASSEL的火星人类居所挑战了现有的空间站形式,给空间增加了丰富性和材料的质感。他们的设计背后又有怎样的人性化思考呢?

 


访谈|Lulu Yang

翻译/文案|Yuqi Jin

校对|Chengbo,Sara,Sherry

编辑|文绮


 

 

 本期人物 


© Hassell


Xavier De Kestelier

Principal / Director  Hassell Studio

Teaching Fellow  The Bartlett, University College London

 

Xavier De Kestelier 是比利时根特大学建筑工程学士及硕士,以及UCL建筑学院城市设计硕士。他在根特大学,雪城大学和UCL建筑学院担任教职,也是英国皇家建筑学会成员。


2000-2017年,他曾担任福斯特建筑事务所Specialist Modelling Group (SMG)的领导者之一,带领该团队专攻参数化设计以及数字建造。除了领导SMG以外,Xavier也同时负责在福斯特事务所内部实施快速原型制作的工艺。


2017年至今,Xavier作为Hassell Studio全球范围内的设计科技的领导者,带领团队进行着跨学科、跨地域的研究。他同时也是非营利机构SmartGeometry的管理者,负责组织每年关于数字设计和制造的国际会议。


2018年,HASSEL与结构公司EOC合作的火星人类居所问世。该方案入围了美国航空航天局(NASA)举办的3D打印世纪挑战赛的十强,引起了极大关注。

 

X: Xavier

A: ArchiDogs

 

 01 / 火星居所 

 

© Hassell

 

█  火星人类居所的设计概念是什么?


X:项目的设计分成两个阶段。最初的阶段我们用一队自动化机器人,就像你在视频中看到的一样,去寻找土星天然风化层并进行挖掘,并把土层带回建筑基地,开始建造结构。所有这些工作都在宇航员到达的数年之前进行,所以在宇航员到达火星之前,穹顶结构已经建造完成可以投入使用了。之后宇航员到达并带来充气组件,在壳体之下充气,装好后它们就像一个个小帐篷。

 

根据我们的设计,这个从地球带来的组件同时包含了压缩空气,这样我们就不需要3D打印有气压的环境,那样就太复杂了。在地球上我们就可以在构造实验室里,旁边还有五个工作人员,一同制作这些组件。而在火星上,3D打印就极其复杂了。所以我们决定在地球上建造气压组件,再带去火星环境。我们尽可能地把这种组件变得更轻,更便捷,同时也可以折叠和充气。这个充气组件并不能使我们免受辐射,所以我们需要一个比这个厚得多的壳体结构放在外层。我们根据功能特意将外壳和内部组件分开,从工程操作方面来看,这可能比用3D打印技术制作整个组件的方法更好。

       

壳体结构和充气组件的结合 © Hassell

 

一开始我们还想过用3D打印的组件做一个脚手架或者充气结构,但是效果怎样呢?它们可能会很快坍塌,所以我们不确定是否要这么做。之后我们看到了SANAA的一个项目,它首先堆出一个土堆,然后往上浇筑混凝土,之后再把支撑的土运走。我们受到启发,决定使用这个方法。经过计算,这样只需要比原来多一年半的时间而且这个想法很简单,不需要更多的东西来实现,它只需要时间,但我们在火星多得是时间!

 

█  火星人类居所的功能分布是怎样的呢?

 

X:最初的设计包括了客厅,厨房,卫生间,睡眠舱和实验室,这是NASA提供的项目要求。我们看到这个要求就跳过了,因为我们需要更专业的人士来解决这个问题。所以我们组织了一个设计座谈会,邀请了许多不同领域的人士,比如人类学家,工程师,充气材料专家,采矿学教授,太空生物学家等。与他们交谈帮助我们了解到从NASA拿到的项目简介的深度远远不够。

 

比如,我们原先设计的一个缺陷就是我们只能在冬天取得供给。只有六个月的供给意味着剩余六个月他们只能呆在建筑物里,因为没有另外的供给可以补充。所以在火星上居住会比在国际空间站更加艰难。另外,还有人提到这个项目缺少一个工作坊,这样在大多数时候如果东西坏了又没有替换品,就能够进行修理。所以在这张渲染图的背景上有一个3D打印机,另外一个大一些的可以用来打印家具。所以他们甚至可以自己设计家具,然后使用废旧塑料打印制作。比如这张图上的宇航员,她就在修一个机器人。

      

工作坊里的女孩在修理机器人 © Hassell

 

也许你会觉得奇怪,为什么还有缝纫机呢?因为宇航员还可以用废弃的降落伞材料制作衣服。我们与时装设计师Christopher Raeburn合作,他会使用降落伞材料制作衣服。

 

另外,我们从一些宇航员那里获得建议:为什么整个空间全是白色的?有一些织物装饰可能会更人性化。于是我们开始思考内部空间设计。重点是它不需要看起来像个空间站,美观有趣的空间会舒服更多。我们举办了一个设计评图,邀请了不同背景的人来参加,然后获得了一些建设性意见。这些意见促使我们开展了一些颠覆性的思考,比如为什么不设计一个庭院呢?庭院在一些炎热的地方很有用,比如摩洛哥。

 

之后我们深入细节,开始思考在这种空间中的生活。看到图上的这里你可能也会开始想,他们或许希望有一个温室来做一些实验,对于科学研究之类,或许需要一个生物实验室。又或者他们可以种植一些生菜来获得脆脆的口感,或者种一些水果。从营养角度看他们并不必须获取这些,但是心理上新鲜食物可能大有裨益。这样就不需要一个大的种植基地来供给三年的食物,只需要一块小小的地方来给他们一些新鲜的食材。

       

宇航员在生物实验室获取新鲜食材 © Hassell

 

█  设计中的模块化机器人的构思非常有趣,它是怎么产生的呢?

 

X:这张渲染图上,视觉设计师在图的一边放了许多机器人,我们看到了觉得很有趣。我们把许多机器人带到火星进行建造,但当它们完成任务了会怎么样?它们会死吗?所以我们开始思考或许我们可以把它们重新设计成模块化的系统。比如说,这两个机器人几乎有相同的功能,但模块组成不同。它们有挖掘模块,提炼模块等,用这些模块我们可以组成各种不同的机器人。视频中说明了这些机器人如何基于模块化系统工作。

    

模块化的机器人组件 © Hassell

 

█  火星居所与现有的空间站系统相比,做了哪些改进呢?


X:我们看到了国际空间站系统,然后我们发现其实空间站现有的空间并没有得到有效利用。总的来说他们使用了圆柱体形态,这样对空间的利用效率不高。我们开始考虑这种“货架”系统,也就是一个圆形的轨道,运作的方式非常像图书馆的收藏架上面的储存架可以很方便地移动,用来做实验然后关闭,这样我们就有更多的可用空间。这个系统也可以用在温室,或者其他一系列的空间上面。

    

"货架"系统能减少空间站浪费的面积 © Hassell

 

我认为我们实际上没有发明一些新东西,我们的方法主要是把可持续概念带入空间站和火星居所当中,然后真正开始思考人类怎样能在这样的环境中不受干扰,可持续地生活。比如说,用回收材料做衣服,为什么不可以呢?这就是我们为何开始思考建造工作坊,然后种植他们自己的作物等等。


█  在项目中,您与工程公司Eckersley O’Callaghan (EOC)的合作是怎么样?


X:从官网上可以看到,我们的研究是美国航天局 (NASA) 3D打印居所挑战的第三阶段, EOC当时是我们的结构工程师。对我们来说,找到一个3D打印壳体的完美结构形态是非常重要的,因为我们想让它完全受压。我们不能把钢筋或者其他受拉结构带上火星,因为它们都太重了。所以我们想建造一个纯受压力的结构。由于火星上的水平荷载比地球上小得多,我们的结构也很厚,所以这样做是可行的。3D打印的土层类似于没有钢筋的承重混凝土,只受压力不受拉力。我们给了他们(EOC)一些限制条件,比如高度,宽度,门窗位置等,然后他们根据这些限制生成建筑形态。我们没有设计具体的形态,而是根据一些要素生成出来的。所以EOC负责了主要壳体,它也是阻挡火星辐射的主要元素。

 

阻挡辐射的3D打印壳体结构 © designboom

 

EOC生成的壳体结构外观 © Hassell


█  您是怎样通过建筑实现内外部空间的连接的?比如探索外界环境等方面?宇航员在能不能直接去外部空间探索呢?

 

X:他们可以出去,但是需要很长的时间准备,大概需要一周。所以他们不经常这样做。我们为此设计了一个衣帽间来存放宇航服,这样可以不把污染物带进生活空间。

 

内外部空间与缓冲地带、衣帽间 © Hassell

 

█  这个项目中的某些概念是否也可以使用在地球上?

 

X:我认为整个机器人系统非常重要当你想到机器人系统时,一般有两种。一种是拟人化的机器人,非常复杂。另一种是机械臂。但是这两种系统都不适合建筑基地。所以我们对模块化的机器人非常感兴趣。他们是自动的,并且能够自我调适各种建筑任务。或许这是一种思考机器人系统的新方式,相比较我们现有的系统来说。这也是我们想继续进行的一个有趣的研究。

 

火星居所项目中的模块化机器人 © Hassell

 


 02 / 个人经历 

 

█  您是怎样接触建筑学的呢?

 

X:有意思的是,我最早学的是工程而非建筑。在比利时根特大学的一年级,我们学的比较宽泛。我当时因为内容无趣,还几乎挂了科。后来我就转到自己非常喜欢的建筑系。但是我还是具有工程背景,并且总是喜欢设计技术性的一面。比利时的教育体系认为建筑是工程学的一部分。这就是我总是喜欢把设计带到技术层面的原因:我本人有这两个学科的背景。


我在比利时学习工程学,我的毕业设计在巴雷特建筑学院完成。巴雷特的思维方式是完全不同的,而且更加激进。我一直喜欢不同事物的组合,比如激进的设计思维与技术性的研究和实现相结合,是我一直以来对此类项目的设计方法。设计可以很超前,然而最终还是要通过科学和技术来实现,这比空想更加容易实现。

 

█  当建筑师或者工程师是您一直以来的理想吗?

 

X:实我一直想当建筑师。一开始学习工程是因为父母的愿望。我自己一直想做两种工作,一个是建筑,一个是乐高工程师,它们对我来说是完美的工作。所以最终我成为了建筑师,为宇宙空间做设计,这还挺好的。

 

█  您做此类项目的灵感来源是哪里呢?


X:这算是一种令人开心的意外吧,我因为一系列的事情而意外加入了这个项目。一开始是因为我正好在与空间研究机构合作,进展比较顺利,于是我就继续了这方面的工作。你的工作一开始在业内被人接受了,之后突然你就成了这种项目的专家。

 

█  能具体说说在设计研究中您是怎样和相关领域人员合作的吗?


X:建筑师总是觉得自己只应该和其他建筑师交流。几年前我开始提议大家去参加一些其他方面的活动,而不是建筑会议。这样你就会开始接触更广泛的人和事,这比只向同行学习有趣得多。


我在做建筑研究项目的时候就一直在想,如果想做一些有趣的事情,就不要和其他建筑学院合作,而是和工程学院或者机器人专业合作,和无人机公司合作,总之就是和拥有不同技能的人合作。

 

█  最后,如果您可以给年轻建筑师提一些建议,您想说什么?

 

X:坚持你的兴趣,并且掌握自己的职业生涯,因为别人不能帮你做这件事。相信自己然后相信建筑,记住设计思维很重要。



访谈|Lulu Yang

翻译/文案|Yuqi Jin

校对|Chengbo,Sara,Sherry

编辑|文绮

 

版权声明

版权归作者所有,

如需转载请联系作者获得授权


 THE END 



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