用紙板箱建造火箭飛船是標準的虛構活動。但紐約市普拉特學院的一群設計專業的學生把它提升到了一個新的水平。在與 NASA 的合作中，19 名學生在一個學年裡設計並建造了火星飛船內部的比例模型，並於 5 月 5 日向 NASA 代表展示了最終產品。設計和建築專業的學生以人為本的視角進行設計，力求創造一個既有趣又實用的家園，供前往和返回紅色星球的長途旅行使用。
該專案聽起來可能像是異想天開，但 NASA 約翰遜航天中心宜居性設計中心經理小羅伯特·霍華德強調，這些大學專案為該航天機構面臨的實際設計問題提供了開箱即用的見解——這些問題都沒有唯一的正確答案。“雖然我們希望每個人都能從中獲得樂趣，但這並不是為了好玩，”霍華德說，他來到普拉特學院的布魯克林校區參加最終演示。“這對學生來說是一個很好的教育機會，讓他們瞭解為其他星球設計所面臨的真正挑戰，我們可以收集他們的想法。你永遠不知道正確的創造性答案在哪裡。” 這是 NASA 資助的長期學生專案中的最新一個，該專案旨在研究太空生活的困難。
工業設計學生狄龍·陳展示了“工具包”的比例模型，這是火星飛船上的一個用餐和社交區域。圖片來源：克拉拉·莫斯科維茨/大眾科學
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
NASA 在過去六年裡釋出了探索棲息地 (X-Hab) 學術創新挑戰，任務範圍從研究如何在太空中更好地種植食物到設計更好的氣閘。每年只有少數大學被選中參加。該專案是 NASA 將宇航員送往小行星（到 2025 年）和火星（在 2030 年代）的總體目標的一部分。為此，國會在 2016 年的撥款法案中指示 NASA 花費 5500 萬美元用於開發太空棲息地，資金主要流向波音、洛克希德·馬丁、軌道 ATK 和畢格羅航天公司等主要工程合作伙伴。但 X-Hab 的努力也在推動這一程序。
對於普拉特學院的學生來說，挑戰在於創造一種能夠將宇航員送往火星的運輸工具，既要美觀又要高度實用。這種以人為本的方法是 NASA 與設計學院合作的原因之一，設計學院通常採取與可能應對這一挑戰的典型工程師團隊不同的方法。“大多數來自嚴格的工程團隊的棲息地概念看起來非常實用，當你開始考慮把人們放在那裡 1000 天時，從心理角度來看它效果不佳，”霍華德說。這項任務也是檢驗學生技能進步的最佳測試。“這是最富有想象力的（作業），並且伴隨著極端的限制，”普拉特學院的客座助理建築學教授邁克爾·莫里斯說，他幫助組織了與 NASA 的合作。在有限的空間內工作，並適應複雜的工程需求，以及為在壓力和疲憊條件下生活的宇航員進行設計，這是一項巨大的挑戰。
普拉特學院學生設計的火星運輸棲息地將於今年夏天在紐約市的無畏海空航天博物館展出。這個微型模型展示了計劃的展覽。圖片來源：克拉拉·莫斯科維茨/大眾科學
學生完成的設計——將是航天器全部體積的剖面——由低科技的紙板、塑膠和織物構成，但卻具有明顯的未來感。模型描繪了機組人員的睡眠區和“工具包”，該空間充當棲息地的廚房、醫療中心和通訊中心。該結構的設計包括可膨脹的部分，這些部分可擴充套件以提供額外的生活空間，而不會顯著增加重量。學生們還展示了較小比例的模型，展示了整個棲息地的橫截面，其中有七個不同的區域，用於儲存、鍛鍊、睡眠和其他活動。“我們採取了以人為本的方法，而不是 NASA 通常採用的以工程為基礎的方法，”參與該專案的建築學學生埃爾維拉·梅拉梅德說。“他們需要浴室、準備食物的地方、睡覺的地方。我們希望它既舒適又有吸引力。”
儘管課程必須在太空旅行的工程限制內進行設計——注意重量以降低成本、容納四名成年人、有效地利用空間——但學生們優先建立一個既能成為家園又能作為前往火星的旅途中的實驗室的生活空間。他們諮詢了兩名宇航員，以確定他們最享受的太空旅行部分——據與學生會面的宇航員邁克·馬西米諾說，僅僅是漂浮——並確保將其融入到他們的設計中。獲得宇航員的見解至關重要，因為學生們正在為一個他們可能永遠不會居住或體驗的環境進行設計。“這個專案真正教會我們的是同情使用者，”梅拉梅德補充說。“我們總是被教導要這樣做，但在太空中，它是一個更加敏感的環境。我們必須非常注意宇航員的每一個動作以及他們全天所做的一切，並確保每一個細節都與身體相關。”
建築學學生埃爾維拉·梅拉梅德解釋了航天器內部生活空間的設計，該航天器旨在運送宇航員進行大約 1000 天的火星往返之旅。圖片來源：克拉拉·莫斯科維茨/大眾科學
為太空生活進行設計開闢了在重力束縛環境中永遠無法實施的可能性。牆壁和天花板與地板一樣可利用，學生們必須仔細考慮為宇航員在微重力環境中確定自身方向的方法。“走到人類可以去的絕對極限真的需要思考，”工業設計學生艾米拉·塞利姆說。“首先讓我震驚的是零重力——你意識到自己是多麼受地球的束縛。你必須圍繞它進行設計並圍繞它進行思考。這是提出這些設計解決方案的唯一方法。”
根據諮詢的宇航員的說法，與其他人接觸對於防止孤立感至關重要。因此，儘管設計提供了隱私選項，但他們專注於確保其他宇航員始終可以接觸到。學生們還希望包含宇航員控制自己環境的可能性——這在某種程度上背離了 NASA 通常在太空任務中採取的嚴格方法。“這是一個微妙的平衡，因為一方面你會考慮到設計的效率，”工業設計學生馬德琳·普羅菲奧說，“另一方面，你想把自己投射到這些宇航員的生活中，並想象你如何豐富他們的生活以確保他們的整體福祉。”
學生們建造的最終模型將於今年夏天在紐約市的無畏海空航天博物館展出。在秋季，學生們將向更多 NASA 科學家、醫生和工程師展示他們的工作。