How to Build for Human Life on Mars | Melodie Yashar | TED

Summary

El guion plantea la construcción de hábitats autónomos y resistentes en Marte utilizando tecnología de impresión 3D y robots autónomos. El objetivo es crear estructuras que protejan contra la radiación solar, los rayos cósmicos y las extremas variaciones de temperatura, aprovechando recursos locales y materiales traídos de la Tierra. La arquitectura espacial busca no solo la supervivencia sino también el bienestar a largo plazo, incorporando elementos arquitectónicos que fomenten la salud mental y el rendimiento de la tripulación. Además, la tecnología y los métodos desarrollados para la construcción en el espacio pueden tener aplicaciones en la solución de problemas en la Tierra, como la vivienda sostenible y la construcción de emergencia.

Takeaways

• 🚀 La misión a Marte requiere la construcción de estructuras protectoras y duraderas para resistir radiación solar, rayos cósmicos y cambios extremos de temperatura.
• 🌌 La construcción en Marte debe ser económica y eficiente, ya que llevar materiales desde la Tierra es costoso y poco práctico.
• 🤖 El uso de robots autónomos y impresoras 3D es fundamental para construir refugios antes de la llegada de la tripulación a Marte.
• 🏗️ Las estructuras en Marte se construirían con materiales locales, como el regolito, combinados con aditivos y unificadores traídos de la Tierra.
• 🛡️ Los habitats diseñados deben ser airtight y resistir la presurización interna para permitir un ambiente habitable.
• 🔬 Los robots en Marte deben ser capaces de interpretar el sitio de construcción y realizar tareas como la prospección, recolección y procesamiento de materiales.
• 🌱 La inclusión de elementos arquitectónicos prácticos, como luz natural y vegetación, es crucial para el bienestar psicológico y la función.
• 🌍 La construcción de habitats en Marte también puede influir positivamente en la solución de problemas en la Tierra, como la vivienda y la construcción sostenible.
• 🌕 La Luna actúa como un campo de pruebas para demostrar la infraestructura 3D impresa y como plataforma para misiones interestelares.
• 🧑‍🚀 El Mars Dune Alpha es un hábitat 3D impreso en la Tierra que simula una misión a Marte, incluyendo un retraso de comunicación de 20 minutos.
• 🔄 La tecnología y los conocimientos adquiridos en la construcción espacial pueden ser aplicados de regreso en la Tierra para mejorar la construcción y la sostenibilidad.

Q & A

¿Cuánto tiempo tomaría el viaje a Marte en la imaginación del guionista?

Según el guion, el viaje a Marte tomaría ocho meses.

¿Cuáles son los desafíos principales para construir estructuras en Marte?

Los desafíos incluyen la protección contra la radiación solar, los rayos cósmicos galácticos y las fluctuaciones extremas de temperatura.

¿Por qué no es práctico llevar grandes cantidades de materiales de construcción desde la Tierra a Marte?

Es prohibitivamente caro lanzar toneladas de materiales de construcción al espacio.

¿Qué rol desempeñan los robots autónomos en la construcción de hábitats en Marte?

Los robots autónomos se utilizan para construir hábitats y refugios protectores antes de la llegada de la tripulación, sin depender de la telerobotica en tiempo real controlada desde la Tierra.

¿Cómo se planea construir las estructuras con 3D impresoras en Marte?

Se utilizará el regolito local, que es el equivalente a la tierra, junto con recursos locales y posiblemente aditivos y ligantes traídos de la Tierra para fabricar materiales de construcción de alto rendimiento.

¿Qué características deben tener las estructuras diseñadas para los hábitats en Marte?

Las estructuras deben ser herméticas y resistentes a la presionamiento interno para permitir que las personas vivan en un ambiente respirable y de temperatura constante.

¿Qué tareas deben realizar los robots desplegados en Marte durante la construcción?

Las tareas incluyen la prospección y levantamiento de la ubicación de construcción, la recolección y procesamiento de materiales, y el manejo de estos en el sitio.

¿Por qué es importante la inclusión de elementos arquitectónicos prácticos en los hábitats espaciales?

Elementos como la luz natural y la vegetación son críticos para el funcionamiento psicológico positivo y el bienestar, y hacen que los astronautas se sientan más en casa que en una máquina.

¿Qué alternativas se mencionan para la construcción de hábitats en Marte además de las 3D impresiones?

Se mencionan estructuras de capa dura o inflables, y la vivienda subterránea en tubos de lava, aunque estas últimas no son ideales para la exploración directa de la superficie de Marte.

¿Cómo se está utilizando la Luna como un testbed para la construcción en el espacio?

La Luna se utiliza para demostrar cómo se pueden imprimir 3D infraestructuras como plataformas de aterrizaje, caminos y eventualmente hábitats directamente en la superficie lunar.

¿Cómo están contribuyendo las tecnologías de impresión 3D en la Tierra para la construcción en el espacio?

Se están utilizando para demostrar que las estructuras impresas en 3D pueden soportar a las personas en un entorno de misión en la Tierra, y los datos de estos experimentos se utilizan para establecer estándares y requisitos para futuras misiones a Marte.

¿Cuál es el propósito de la Mars Dune Alpha, una vivienda analógica impresa en 3D?

La Mars Dune Alpha albergará a cuatro miembros de la tripulación voluntarios, simulando una misión de un año a Marte, incluyendo un retraso de comunicación de 20 minutos.

¿Cómo podrían las soluciones de construcción para el espacio afectar positivamente a la Tierra?

Las soluciones ingeniosas desarrolladas para un ambiente extremo en el espacio pueden aplicarse en la Tierra para abordar problemas como la vivienda para personas sin techo, la vivienda de emergencia para desastres naturales, y la reconceptualización de prácticas sostenibles en la construcción.

Outlines

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🚀 Construcción de Hábitats Autónomos en Marte

El texto describe la necesidad de construir estructuras protectoras y duraderas en Marte para la exploración humana. Se destaca la importancia de pensar de manera diferente en la construcción debido a los costos y dificultades de llevar materiales desde la Tierra. La arquitectura espacial se enfoca en diseñar hábitats que permitan a la tripulación mantenerse saludables y con un rendimiento óptimo, además de investigar cómo construir estos espacios lejos de la Tierra. La autonomía de los robots y la impresión 3D son clave para construir refugios antes de la llegada de la tripulación. El uso de recursos locales, como el regolito y el agua, junto con aditivos traídos de la Tierra, es fundamental para crear materiales de construcción de alto rendimiento. Los hábitats deben ser airtight y resistentes a la presurización interna para garantizar un ambiente habitable. La integración de elementos arquitectónicos prácticos, como luz natural y vegetación, es esencial para el bienestar psicológico a largo plazo de la tripulación.

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🌕 La Luna como Prueba para la Construcción en Marte

Este párrafo explora las alternativas y desafíos de la construcción de hábitats en Marte, incluyendo estructuras de capa dura o inflables, y la vivienda subterránea en lava tubes. Se argumenta que la creación de estructuras duraderas y resilientes es crucial para mitigar riesgos en el espacio. La Luna actúa como un campo de pruebas para la tecnología de impresión 3D, que se utilizará para construir infraestructuras en la superficie lunar, y que será fundamental para la misión a Marte. Además, se menciona Mars Dune Alpha, un hábitat de analogía 3D impreso en la NASA Johnson Space Center, diseñado para simular una misión a Marte y recopilar datos sobre la salud y el rendimiento de la tripulación. La experiencia en la construcción espacial también puede aplicarse a problemas terrestres, como la vivienda para personas sin hogar o la reconstrucción post-desastre, y promover prácticas sostenibles en la construcción.

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🛰️ La Transformación de la Construcción en la Era Espacial

El último párrafo resalta el cambio inminente en la exploración espacial humana, con la construcción de una base lunar permanente y la realización de la construcción autónoma en Marte. Se enfatiza la importancia de la innovación en la construcción para superar los límites actuales y abrir nuevas fronteras en la exploración espacial. Además, se agradece al público y se menciona la cláusula de risa al invitar a los asistentes a unirse a una misión futura en el hábitat de Mars Dune Alpha o a sugerirlo a otros en aras de la investigación. El discurso concluye con una reflexión sobre la necesidad de construir de manera más inteligente y sostenible en la Tierra, en lugar de buscar la supervivencia en un entorno extraterrestre más extremo.

Keywords

💡Marte

Marte es el planetay de fondo del video, representando el destino de una misión de ocho meses. Es el escenario donde se plantean los desafíos de construcción de estructuras protectoras y duraderas. En el guion, se menciona la necesidad de adaptar y expandir los hábitats en Marte de manera autónoma y sostenible.

💡Radiación solar

La radiación solar es un factor crítico a considerar en la construcción de estructuras en Marte, ya que debe proteger a los astronautas de los rayos cósmicos y las variaciones extremas de temperatura. El guion destaca la importancia de desarrollar materiales que puedan soportar estas condiciones adversas.

💡Estructuras protectoras

Las estructuras protectoras son esenciales para la supervivencia humana en Marte, ya que deben ser capaces de resistir la presión interna y las condiciones extremas del entorno. El guion describe cómo estas estructuras se construirían utilizando impresoras 3D y robots autónomos.

💡Regolito

El regolito, comúnmente conocido como 'tierra', es un recurso local de Marte que se menciona como un ingrediente clave para la construcción de materiales de construcción. Se sugiere que se combinaría con aditivos y ligantes traídos de la Tierra para crear materiales de alto rendimiento.

💡Impresoras 3D

Las impresoras 3D son un elemento central en el proceso de construcción autónoma en Marte, como se describe en el guion. Se utilizarían para imprimir estructuras capa por capa, integrando componentes prefabricados y de soporte vital traídos de la Tierra.

💡Robótica autónoma

La robótica autónoma es fundamental para la supervivencia y el desarrollo en Marte, dado que no se puede confiar en la telerobotica en tiempo real debido a los retrasos de comunicación. El guion destaca cómo estos robots serían capaces de percibir y interpretar el sitio de construcción para realizar tareas complejas.

💡Hábitos

Los hábitos, en el contexto del video, se refieren a los espacios diseñados para la vida humana en el espacio, como en la superficie de Marte. El guion habla sobre cómo estos hábitos deben ser diseñados para apoyar la salud y el rendimiento de la tripulación, y cómo se construirían utilizando recursos locales y tecnología de impresión 3D.

💡Bienestar

El bienestar es un tema clave en el guion, ya que se discute la importancia de crear entornos que no solo permitan la supervivencia, sino que también contribuyan positivamente al bienestar psicológico y al estado de ánimo de los astronautas durante misiones de larga duración.

💡Luna

La Luna se menciona como un testbed y un campo de pruebas para la tecnología de construcción en el espacio, incluyendo la impresión 3D de infraestructuras en la superficie lunar. El guion sugiere que la experiencia en la Luna será crucial para el desarrollo de tecnologías para Marte.

💡Marte Dune Alpha

Marte Dune Alpha es un hábitat de analogía 3D impreso diseñado para simular una misión de un año a Marte, incluyendo un retraso de comunicación de 20 minutos. El guion describe este proyecto como una forma de obtener datos y establecer estándares para futuras misiones a Marte.

💡Sostenibilidad

La sostenibilidad es un tema importante en el guion, ya que se discute cómo los desafíos y soluciones desarrollados para la construcción en el espacio pueden aplicarse en la Tierra para abordar problemas como la vivienda para personas sin hogar y la reducción de las emisiones de carbono en la construcción.

Highlights

Imaginación conjunta de un viaje de ocho meses hasta Marte.

Necesidad de construir estructuras protectoras y duraderas contra la radiación solar, rayos cósmicos y cambios extremos de temperatura.

Limitaciones en el transporte de materiales de construcción desde la Tierra debido al costo elevado.

Innovación en la construcción de hábitats que crezcan y se adapten en Marte.

El papel del arquitecto espacial en el diseño de hábitats para la exploración en el espacio profundo.

Desafíos de las comunicaciones con retraso en la construcción y supervisión en Marte.

Uso de robots autónomos y impresoras 3D para construir hábitats antes de la llegada de la tripulación.

Utilización de regolito local y recursos indígenas de Marte para la construcción.

Diseño de estructuras herméticas que soporten la pressurización interna para un ambiente habitable.

Requerimientos de los robots desplegados en Marte para interpretar y secuenciar tareas de construcción.

Proceso de construcción de hábitats capa por capa con la inserción de hardware preconstruído de la Tierra.

Importancia de crear entornos que contribuyan positivamente al bienestar a largo plazo en el espacio.

Incorporación de elementos arquitectónicos prácticos como luz natural y vegetación en los hábitats espaciales.

Diseño de hábitats en el espacio centrado en la reducción de riesgos y resiliencia.

Uso de la Luna como plataforma de prueba para la construcción 3D y tecnologías para Marte.

Desarrollo de Mars Dune Alpha, un hábitat analógo 3D impreso para simulacros de misión en la Tierra.

Aplicación de tecnologías y soluciones de construcción espacial en la resolución de problemas terrestres.

Perspectiva de que la Tierra sigue siendo el planeta más habitable y la importancia de construir de manera más sostenible.

Anticipación del cambio radical en la construcción terrestre y la exploración espacial humana.

Transcripts

Let's imagine together we've gone on an eight-month journey

and arrived to the planet Mars.

Yes, Mars.

Somehow we'll have to figure out

how to build protective and durable structures

to shield us against solar radiation,

galactic cosmic rays and extreme temperatures swings.

On a Mars mission, there's only so much that we can bring with us from Earth.

And it's prohibitively expensive

to launch tons and tons of construction materials into space.

So to realize a pioneering habitat

that progressively grows,

adapts and expands into a permanent outpost,

we have to think differently about how we build.

These habitats and the robots that build them

will enable humanity to thrive off-world.

I am a space architect.

I design and conceive habitats supporting human exploration in deep space,

like on the surface of Mars.

Not only do I design spaces for optimal crew health and performance,

but I also investigate what these habitats are

and how they're going to be built.

Now, Mars is so far from us

that communications delays can take up to 22 minutes

one way to or from Earth.

And what that means is that we can't rely on real-time telerobotics

controlled by people on Earth

to supervise what happens in construction on Mars

or for that matter, to supervise anything that happens

when we're exploring the planet.

But if we leverage autonomous robotics,

we'll send 3D printers and other construction robots

to build protective habitats and shelters

before the crew even arrives.

So how exactly would 3D printers build a habitat on Mars?

Well, first we have to figure out what these structures are made out of.

Just like early civilizations, will use in situ regolith,

commonly known as dirt,

and other resources that are local and indigenous to the planet,

including water,

and possibly combine them with additives and binders

that we bring from Earth

to engineer high-performance construction materials.

Our goal when we're designing these habitats

is to introduce an airtight structure

that can withstand internal pressurization,

which is what will allow people to live

in a breathable and temperate environment on the inside.

The robots that we deploy on Mars

will need to perceive and interpret the complexity of a construction site

in order to sequence and choreograph different types of tasks.

These tasks will include prospecting Mars and surveying for a site to build,

collecting raw materials,

processing those materials and maneuvering them around.

Some of these bots might resemble the character Wall-E,

except, you know, not so cute.

Once the site has been excavated and foundations are printed,

these structures are manufactured layer by layer by layer.

And as construction progresses,

prebuilt and preintegrated hardware

like airlocks or life support equipment brought from Earth

are inserted into the print

until finally they're sealed at various connection points.

To do more than just survive in space,

we need to create environments that positively contribute to well-being

for months and years into the future.

And as more civilian astronauts travel to space,

it's important that our environments

are more than the tightly packed mechanical interiors

of the International Space Station,

which today represents the state of the art

for long-duration human life in space.

We also want to incorporate practical architectural elements

such as access to natural light through windows and greenery.

These were features that were missing aboard the space station

when it was first commissioned,

but which we know are critical to positive psychological functioning

and well-being.

For long duration missions in deep space,

it's important that crew members feel less like they're living in a machine

and more like they're living in a home.

There are other ways of approaching habitat construction on Mars.

Hard-shell or inflatable structures

may not provide the radiation protection that we need,

and living underground in lava tubes

doesn't quite support direct surface exploration on the planet.

And also, why would you travel for eight months to live underground?

Designing structures in space is all about mitigating risks

and the habitats that we create will need to be the most durable

and the most resilient structures ever conceived.

Future off-world surface habitats

will be self-regulating and self-maintained structures

to support the crew members while they're there,

but also to operate autonomously when they are not.

Before we send anyone to Mars,

we need data to answer some very key questions

about human health, safety,

and to validate each of these construction activities.

Fortunately for us, we have a testbed and a proving ground

much, much closer to Earth.

That's our own Moon.

Today we're working with NASA

to demonstrate how we'll 3D-print infrastructure

like landing pads, roadways and eventually habitats

directly on the lunar surface.

The Moon is a critical pit stop to refuel, resupply

and serve as a general platform for vehicles traveling to deep space,

and we'll use the technologies establishing a permanent human presence

on the Moon to travel to, from and operate on the surface of Mars.

What else are we doing to advance the viability of 3D printing

for building in space?

Well, for one thing,

we can demonstrate that 3D-printed structures

can support people in a mission-like environment

right here on Earth,

and use data from those experiments to set standards and requirements

for future Mars missions.

This is what we did in designing and building Mars Dune Alpha,

a 3D-printed analog habitat at the Johnson Space Center in Houston,

referred to as the Crew Health and Performance Exploration Analog --

that's a really long name, I know --

this structure will house four volunteer crew members

simulating a one-year mission to Mars,

including a 20-minute communications delay.

The first mission is kicking off later this year,

but you could actually apply to be a crew member in this habitat

sometime in the future.

Or if you're not so inclined,

you can suggest it to someone else in the name of research.

(Laughter)

If you're one of the chosen few,

you'll be sharing 1700 square feet of living and working areas

with three others, and that includes an aeroponic garden for plant growth,

a communications area, an exercise room,

as well as individual crew cabins that are very cozy,

just six by 12 feet.

Some of you may be thinking,

"Well, building in space,

this is a topic pretty far removed from our day-to-day lives.

How might it impact what we do on Earth today?

In my experience, designing for an extreme environment

that is the most restrictive and that presents the most constraints,

and which literally no human has ever gone before,

is what gives us the best chances of creatively engineering solutions

to problems here on Earth

that seem completely beyond our grasp today.

Problems like housing solutions for the chronically homeless

or hurricane and disaster relief housing.

Or rethinking sustainable practices within construction overall,

which, according to the UN,

is responsible for up to 30 percent of carbon emissions worldwide.

The autonomous technologies that we develop for building in space

redound to us on Earth.

They feed back and pay dividends to how we reimagine

and reconceive construction happening today.

The fact of the matter is that the most habitable planet

is the one we live on right now.

I don't like treating space like it's a lifeboat for humanity

from an ailing planet Earth.

We can either solve for how to build smarter and more sustainably today,

or we'll have to think about designing for survival on an Earth more extreme

and more foreign than any of us have ever known.

And this to me cannot be the primary reason or driver

why we explore and venture into deep space.

It's been over 50 years

since any human has traveled outside of Earth's orbit.

Things are about to change.

We will develop a permanent Moon base, and we will build autonomously on Mars.

We are on the cusp of seeing radical transformation

and how we build on Earth and how we push past limits

to a new frontier of human exploration in space.

Thank you so much.

(Applause)