Подповерхностные базы недавно попали в фокус многих исследований, направленных на возможную колонизацию иных планет. Защита от микрометеоритов, радиации и других потенциальных угроз делает подповерхностные строения более привлекательными, в сравнении со строениями, размещаемыми на поверхности. При попытке строительства таких подповерхностных структур возникает множество проблем, одна из которых состоит в выборе метода строительства. Команда исследователей из Делфтского технического университета (TUD), Нидерланды, разрабатывает метод выкапывания таких подповерхностных пещер с последующей 3-D печатью необходимых строений с использованием извлеченного при выкапывании грунта. Вся эта последовательность операций может быть реализована при помощи больших групп слаженно работающих роботов.

Команда студентов и профессоров Лаборатории робототехники Делфтского технического университета получила грант размером в 100 000 евро от Европейского космического агентства на разработку концептуальной схемы использования местных марсианских ресурсов для строительства подповерхностных структур.

Предлагаемый командой подход включает четыре основных компонента: выкапывание реголита, печать нового строения при помощи аддитивных технологий, координация работы роботов, выполняющих отдельные подзадачи, а также обеспечение энергией как роботов, так и построенных ими помещений.

Выкапывание реголита при помощи роботов изучалось ранее, однако чаще всего лишь в контексте Луны. Различные схемы выкапывания используются для строительства различных структур, и команда в данной работе выбрала винтовую схему. Такая схема позволяет сформировать стабильную, безопасную структуру, при этом на поверхности для раскопок задействуется лишь относительно небольшой участок.

Моделирование напряжений и деформаций внутри такой структуры является важным компонентом данного исследовательского проекта. Команда разработала прототип подповерхностных структур размером 1 м х 1 м, который позволил эффективно создавать безопасные и стабильные зоны. Некоторые из этих зон проектировались для последующей постройки в них жилых помещений, включая отделяемые зоны размещения растений, в которых могут быть посажены на гидропонике растения, привезенные с Земли.

Тонны извлеченного при выкапывании реголита могут быть использованы для 3-D печати стабильных строений. Изначально команда планировала использовать серу в качестве связующего для реголита, однако, посовещавшись с материаловедами, решила остановиться на цементе, создаваемом с использованием местных марсианских водных ресурсов. Производство такого цемента, однако, требует развития соответствующей инфраструктуры, поэтому все планы такого рода по использованию реголита могут быть реализованы лишь после строительства инфраструктуры для производства цемента на планете, отмечают участники проекта.