月球火星：我们渴望的家园

王雅静

2020年2月初，备受关注的月球村项目迎来新进展。SOM建筑设计事务所与欧洲航天局（ESA）正式签署合作备忘录，以进一步发展对月球村项目的研究，建立月球表面首次永久居住的理念架构。另一方面，新签署的协议将更集中地研究开发栖息地居住模块。一旦完成，他们会公开研究成果，以激励更多“在月球和火星表面长期、可持续地探索相关的技术发展”。

月球村是一个多方、开放的概念，致力于让月球成为开展真正的全球性合作的场所。实际上，关于打造宇宙空间人类栖息地的研究一直都没有停止过。很多建筑设计师早已将目光投向了其他行星和宇宙空间，他们希望打造适合人类居住的宇宙空间，延续人类活动。这不是一次“征服”或者“重返”，而是一次“前往”与“延续”。社区计划位于靠近月球南极的Shackleton Crater居

1.欧洲航天局公布人类首个月球基地计划蓝图

2.3.月球村居住模块需要永久性膨胀充气舱，以容纳更多的居民

月球村计划

1969年，北京时间7月21日凌晨4时17分39秒，经过12分钟的动力下降，阿波罗11号登月舱“鹰号”终于带着两名宇航员成功着陆于远在地球38万公里之外的月球表面，着陆地是在月球正面的静海基地。在阿波罗11号着陆6个半小时之后，尼尔·阿姆斯特朗走出登月舱，开始走下梯子。4分钟后，阿姆斯特朗将人类的第一个脚印留在月球。

“这是个人的一小步，却是人类的一大步。”

51年后，提及那次登月行动，所有人仍然心怀激动。可以说，这一步是人类拓展认知的一大步。自从人类打开了通往月球的通道，不断输送的月球探测器将月球的神秘面纱逐渐揭开，那颗地球唯一的卫星似乎在向所有人招手。当然，人类的脚步不止于此，打造一座月球栖息地成为了研究人员愈加强烈的愿望。

据英国《每日邮报》网站报道，2016年，欧洲航天局（ ESA）的负责人约翰一迪特里希·韦尔纳公布国际“月球村”的想法，这个计划将联合全世界航天国家的力量。他所描述的月球村类似一种合作营地，只不过是建设在月球的表面。各个国家、企业、大学、非营利性组织和个人都可以派遣人员和机器人前往月球，在那里开展各种科学性的、探索性的甚至商业性的项目。

为了表明月球村的国际性和合作性，该项目并不属于ESA，而是交给了月球村协会（ Moon Village Association），这是一家位于奥地利维也纳的非政府组织。任何组织或个人都可以加入这个协会。

2019年，SOM事务所与欧洲航天局（ESA）和麻省理工学院（MIT）共同合作，设计月球村项目，打造第一个月球表面的人类定居点。ESA总干事Johann-Dietrich Wrner说：“ESA与像SOM这样的全球化公司之间的合作，很好地体现了月球村这一概念的精神实质：私密与公共、空间与非空间的实体之间的联合，将使我们以包容而可持续的方式登上月球。”

这个项目于2019年4月9日正式公布，月球村符合ESA未来的勘探计劃，以及美国宇航局的“战略计划”，旨在“让人们在太空中进行可持续的生存”。整个设计的目标是解决一系列复杂的小行星居住问题，如何实现自给自足以及充分利用自然资源是主要的设计难题。

“我们与ESA的合作是解决业内最复杂问题的一种新方法，我们很高兴能来庆祝这一里程碑，它也将把我们的合作推向新的高度。我们共同创造了一种新型的建筑。在一个直到今天仍被认为无法居住的地方，我们创造了一种可能延续人类活动的建筑。”SOM设计合作者Colin Koop如是说。

TIPS SOM建筑设计事务所

成立于1936年的美国SOM建筑设计事务所是世界顶级设计事务所之一。事务所由路易斯·斯基德莫尔和纳撒尼尔·奥因斯于1936年在芝加哥创立，1939年后约翰·梅里尔加入。1937年他们在纽约州纽约成立第一家分公司。工作领域涉及建筑设计、结构及土木工程、机械及电气工程、工程设计、城市设计和规划、室内设计、环境美术、战略研究、项目管理和古迹维护等方面。SOM在建筑技术与设计品质方面的贡献是20世纪世界建筑领域中最重要的成就之一。公司一直站在世界建筑设计和建筑工程业的最前沿，1961年和1996年两次获得美国建筑协会颁发的建筑公司最高荣誉奖。自成立以来，它已经在50多个国家完成了1万多个设计项目，包括办公大楼、银行和金融机构、政府建筑、医疗机构、宗教建筑、机场等。

欧洲航天局（ESA，简称欧空局）

欧洲航天局成立于1975年，是一个致力于探索太空的政府间组织，拥有22个成员国，总部设在法国巴黎。欧洲航天局的太空飞行计划包括载人航天（主要通过参与国际空间站计划）。

发射和运行其他行星和月球的无人探测任务地球观察，科学和通信;设计运载火箭;保持主要的航天发射场，法属圭亚那库鲁的圭亚那航天中心。2019年9月2日，欧航局“风神”气象卫星与太空探索技术公司“星链44”卫星险碰撞。欧洲航天局对一颗所属卫星采取紧急变轨操作.避免了一场可能发生的“太空交通事故”。

月球村建筑模型

既然在月球的环境下设立月球村，选址非常重要。2019年，SOM建筑事务所公布了一个永久性的月球村的方案，方案中包含了对月球周边环境以及对月球村项目的详细介绍。月球村位于Shackleton Crater陨石坑的边缘，靠近月球的南极，可全年接收连续的日光。基础设施和居住建筑将会用来收集日光，以供能源使用。

月球村内的建筑安排在定居点内靠近火山口的供水区域，并且有彼此相连的交通系统。除此之外，通信塔将放置在月球的最高脊上。月球上关键的资源是水，水资源以冰的形式分布在月球南极的洼地附近。在月球村，这些水资源将会被提取以产生可呼吸的空气，以及作为运输和支持工业活动的火箭燃料。

由于这些条件，该栖息地将能够利用能量，并建立所需的生命保障系统，以及原地资源利用（ ISRU）实验，可通过月球的自然资源产生有用的元素。此外，还可以提取水冰沉积物，来产生可呼吸的空气和用于运输和工业活动的火箭推进剂。

方案中介绍的月球村是由一系列充气加压舱组成，可容纳工作空间、居住空间、环境控制和生命支持系统。建筑在三层到四层之间，模块可以充气和扩展，确保未来对于生存空间增长式需求。每个建筑模块都装在保护壳内，使其能抵抗极端温度、抛射物、灰尘和太阳辐射。

在具体的居住模块问题上，就设计而言，三组竖向的刚性框架结构、一个可充气的壳体结构，共同组成这个混合结构系统，创造了开放而自由的内部空间。每个模块可容纳4至6人，具有四个加压档位。这些居所将被分组，然后相连成簇，以提高动力。

“月球村必须能够在不适宜的环境支持人类的生活。”Koop说，“我们必须考虑那些从未为人所考虑的问题，如防辐射设施、气压低、呼吸困难等等。”

这个跨学科团队利用了他们的项目经验。作为总体规划师，SOM事务所负责监督建筑、工程、城市规划和可持续设计。ESA提供了欧洲宇航员中心和欧洲空间研究与技术中心的专业知识，麻省理工学院则参与航空航天工程部分。

1.月球村建筑模型

2.3.三组竖向的刚性框架结构和一个可充气的壳体结构，共同组成这个混合结构系统，创造了开放而自由的内部空间

月球居住 Moontopia月亮乌托邦

关于打造宇宙空间人类栖息地的研究一直没有停止过。在这些除地球之外的星球上，开拓居住空间、延续人类活动的建筑，将空间与非空间实体连接，让人类以一种可持续的方式登陆到其他星球生活。

2017年，英国福斯特建筑事务所公布了一项关于天文体3D打印建筑的提案。一年后，Eleven杂志网站发布的第一个国际理念和空间建筑设计竞赛：“Moontopia月亮乌托邦”，邀请了来自世界各地的思想家、建筑师、设计师、艺术家、学者和远见者，来为“月亮乌托邦”提供一个创造性的解决方案，实现一个能够生活、工作、研究甚至容纳旅游路线的自给自足的月球殖民地。以下是两个在这次比赛中的设计方案。

第一个设计方案是由“俄羅斯套娃”为灵感而设计的月球实验基地（Lunar Test Lab），这个实验基地是对月球生活和空间探索的未来设想。设计概念非常简单：人口逐渐移民到月球将在几年的时间中慢慢发生，从一开始简化而单一的满足一批批宇航员居住与研究的需求，转向逐渐满足更多的人的使用需求。

它将在太空中提供能够种植果蔬等植物的场地，并尝试3D和4D打印，让人们在这种全新的环境中生存。最关键的是，专业的宇航员将与那些对外太空充满热情的旅客携手合作，努力寻找全新的且具有吸引力的生活方式，来疏解拯救日益艰巨的地球环境。

月球试点实验基地的居住地是一个类似于豆荚的舱体，它涵盖私人宿舍、公共房间、温室，以及实验室和维持月球生命的必要操作间。在“豆荚舱体”和最外层的保护膜之间是介于可居住和不可居住空间之间的保护性“灰空间”。

它的最重要的结构是外保护膜，基于简单的折纸原理，可以由3D打印并且在现场自行组装。这是一种通过感知太阳风的压力变化而不断塑形的编程化的碳纤维材料，也具备再生水和氧气的能力，这是项目的关键点。月球表面的太阳风包含一定的氢原子，这些氢原子可以被外壳捕获、储存并转化为有用的氧原子，从而有助于维持居住地的生命。

第二个设计的名称为“月亮之眼”。月球表面布满了成千上万的、直径从几公里到几百公里不等的陨石坑，这些陨石坑为太空建筑提供了天然的基地，特别是靠近南极的陨石坑，能几乎不间断地接收太阳辐射，并且在地表上温度波动很小。科学家还认为，南极的一些陨石坑中甚至存在水，这对月球的定居至关重要。

每个抛物线形状的火山口的保护层都可作为观察浩瀚宇宙的望远镜，因为它们不会像大气层中受到衍射的限制，这些望远镜可以达到前所未有的角度及分辨率。

但由于月球容易遭到小行星的碰撞，我们需要寻找一些太空掩体发散的激光束改变这些小行星的路径，使它们避开月球上的建筑物。激光束的功率来自于储存着的太阳能或大型小行星的核能。

穹顶覆盖着的陨石坑，将作为人类居住的月球基地。足够大的火山口可以容纳为数较多的建筑群，这些建筑将位于月表之下，模拟地球上的生态环境，同时在圆顶下方会有第二个投影层。

基于此，此设计方案是创建一个“月表城市乌托邦”，这将是人类从未体验过的生活方式。

通过分析城市规划的功能和需要，在建筑环境和人类行为之间建立联系;通过划分和绘制不同规模的生活区域，将灵活地为使用人群带来便利。

丰富的城市景观通过月球表面的陨石坑折射出来，宛如一个地表下的彩虹花园。利用火山口内的凹形空间和圆形穹顶，在月球上创造一种“穹顶之下”的生活方式。环形管道的输入和输出，水平和垂直的交通组织，连接着所有的建筑。居住者透过“月亮之眼”能仰望星空，同时也能“脚踏实地”感受月球的心跳。

火星居住 合理取材 打造火星居住群

除了月球上的项目之外，其他设计师早已将目光投向了其他行星和宇宙空间。近期，据TechCrunch报道，美国宇航局选择总部位于休斯敦的Axiom Space建立国际空间站（ISS）的第一个商业居住舱。该模块将用作未来商业太空飞行任务、房屋实验、技术开发的目的地，并由商业太空旅行者通过诸如SpaceX CrewDragon和Boeing Starliner等人类额定航天器乘坐飞机前往ISS进行更多操作定期的运营服务。

这个由设计鬼才Philippe Starck设计的世界首个商业空间站居住模块被形象地比喻为“一个鸡蛋”。它具有柔软的墙壁，与人体在零重力下的运动完美协调。这样的设计灵感之初是希望给人们产生回到母体子宫的感觉，这样的环境可以让身处空间站的人感到舒适、安全。

除此之外，空间站中每一个私人小屋的绒面质地墙壁上都点缀着数百个纳米LED灯，它们根据时间以及空间站距离地球的相关位置而改变颜色。天窗则设计为一个大型长方形金顶窗，带有圆角，可以观看到地球的景象。未来，空间站希望将空间旅行变成平民化的休闲项目。

早在2015年，NASA就举办了一场利用3D打印技术建造火星基地的比赛，进入复选阶段的作品一共有30份。这次设计比赛要求机器人能够利用3D打印技术，就地取材作为建筑原料建造火星居所。这些设计模型利用合理的想象打造建筑，将未来定居火星的建筑一一铺展在眼前。

利用3D打印技术建造火星基地的设计模型

火星穹顶（The Martian Vault）

设计者：Tomasz Dzieduszynski

在地球上，类似意大利“万神庙”这样拥有穹顶的建筑可以屹立千年，经受住时间的考验。设计者Dzieduszynski希望其的“火星穹顶（The Martian Vault）”方案能够在火星严酷的环境下同样经久耐用。方案里，“火星穹顶”可以使用一个充气式脚手架来引导3D打印机器人工作，机器人将利用火星沙土沉积为水泥建造居所。蜂窝形的保温层是为了屏蔽辐射和阻挡小陨石。

待一会（Staye A While）

设计者：Team Staye

这个螺旋式地下结构设想建造在火星赤道附近的地下，火星赤道附近地表以下拥有大量冰封的水资源。建造过程中挖掘的冰可供饮用，將居所建在地下可以屏蔽宇宙射线，也可以很好地保温。

熔岩蜂巢（ LavaHive）

设计者：Team LavaHive

这个团队希望利用充气式居住模块建造火星上的居所，这样在抵达火星前可以将它们放气存起来，节省飞船空间，等到抵达火星后再充气展开，但是他们后续还需要利用火星沙土建造连接这些充气式模块的通道。

火星阿皮亚（Marsapia）

设计者：Mars Terrain Intelligence Collaborative

火星沙土里拥有两项宝贵的资源：铁和硅，设计小组希望从火星土壤中分离出这两种元素来建造一个球形结构的居所。这是一个由铁格子结构与像花岗岩一样硬的玻璃组成的居所，它可以保护火星居民阻挡辐射、小陨石和火星表面的沙尘暴。

冰屋（Ice House）

设计者：SEArch/Clouds Architecture Office

不像其他团队使用土壤作为建筑材料，这个团队使用的是冰。火星北极的冰帽与冻土下有大量的水冰，他们提议使用一种特殊的3D打印过程，利用冰来建造宇航员在火星北极的居所，水冰可以很好地吸收辐射保护宇航员。2008年凤凰号着陆火星北极时正值火星北半球夏季，在凤凰号任务期间测得火星北极地区最高温度-19.6℃，而最低是-97.70℃。

软体动物（Mollusca L5）

设计者：LeeLabs

这个方案可能看起来不讨人喜欢，但却是一个非常酷的设计。它将充气式居住模块包裹在玻璃穹顶结构中，玻璃结构利用火星本地材料3D打印而成，这相当于宇航员可以在火星拥有院子。

甜甜圈（Donut House Mk.Ⅰ）

设计者：A.R.C.H.

这个像甜甜圈的房子由加了纤维的玄武岩黏土建造而成。环形的设计允许将居所分割成独立的舱段，如果其中一部分被陨石砸坏，其他部分仍然可以为宇航员提供居所。

迷宫（Labyrinth）

设计者：Rustem Baishev

这是为将来火星成为游客众多的热门旅行目的地设计的，它的迷宫般外形可以无限制地扩大。Labyrinth方案可以无限制地扩大建造规模，它将利用核动力工作，将火星沙土与一种黏合剂混合后，机器一边向前移动，一边将合成的建材像牙膏一样挤出成型。