لنتخيل معًا أننا ذهبنا في رحلة تستمر لثمانية أشهر ووصلنا إلى كوكب المريخ. نعم، المريخ. علينا بطريقة ما أن نكتشف كيف نبني منشآت واقية ومتينة لتحمينا من الإشعاع الشمسي، والأشعة الكونية المجرية، وتقلبات الحرارة الشديدة. في مهمة على المريخ، لا يمكننا جلب إلا بضعة أشياء فقط لنعود بها إلى الأرض. ومن المكلف جدًا إطلاق أطنان من مواد البناء إلى الفضاء.
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.
لذا لكي نحصل على موطن رائد ينمو بشكل تدريجي، ويتقألم ويتوسع ليصبح مستوطنة دائمة، علينا أن نفكر بشكل مختلف بشأن عملية البناء. هذه المساكن والروبوتات التي تقوم ببنائها ستسمح للبشرية بالازدهار خارج حدود عالمنا.
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.
أنا مهندسة معمارية متخصصة في مجال الفضاء. أقوم بتصميم وتصور المساكن لدعم الاستكشاف البشري في الفضاء البعيد، كسطح المريخ. لا أقوم فقط بتصميم مساحات لدعم صحة الطاقم وأدائهم، لكني أيضًا أبحث عن طبيعة هذه المساكن وكيف سيتم بناؤها.
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.
المريخ بعيد جداً عنا لدرجة أن تأخير الاتصال يصل إلى 22 دقيقة في كل اتجاه من وإلى الأرض. وهذا يعني أنه لا يمكننا الاعتماد على الروبوتات المشغلة مباشرة عن بُعد التي يتحكم بها البشر على الأرض، لمتابعة عملية البناء على المريخ، أو في هذا الصدد، متابعة أي حدث بينما نستكشف الكوكب. لكن إن استطعنا الاستفادة من الروبوتات الذاتية القيادة، يمكننا إرسال طابعات ثلاثية الأبعاد وروبوتات أخرى للبناء لتقوم ببناء مساكن وملاجئ واقية قبل حتى أن يصل الطاقم.
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.
كيف بالضبط ستقوم الطابعات الثلاثية الأبعاد ببناء المساكن على المريخ؟ حسنًا، بداية علينا معرفة المواد المستخدمة في بناء هذه المنشآت. تمامًا كالحضارات البدائية، سنستخدم ماهو متوفر في المكان، ما يعرف عادة بالتراب، والمصادر الأخرى المحلية من طبيعة الكوكب، بالإضافة إلى الماء، ومن المحتمل دمجها مع مواد مضافة ومواد رابطة سنحضرها من الأرض لتصميم مواد بناء عالية الأداء. هدفنا عند تصميم هذه المساكن هو الحصول على هياكل محكمة الإغلاق يمكنها تحمل الضغط الداخلي، وهو ما سيسمح للناس بالعيش في بيئة صالحة للتنفس ومعتدلة الحرارة في الداخل.
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.
ستحتاج الروبوتات التي سننشرها على المريخ لإدراك وتفسير تعقيد موقع البناء لكي تقوم بضبط تسلسل وانسيابية تنفيذ مختلف المهام. هذه المهام تتضمن مسح كوكب المريخ والبحث عن موقع للبناء، وتجميع مواد خام للبناء، بالإضافة إلى معالجة هذه المواد ونقلها. بعض هذه الروبوتات قد تشبه شخصية فيلم Wall-E، لكن كما تعلمون لن تكون بجاذبيته. عند الانتهاء من حفر الموقع وطباعة الأساسات، يتم صناعة هذه المنشآت طبقة طبقة. ومع تقدم عملية البناء، الأجهزة المسبقة الصنع والمدمجة مسبقًا مثل غرف معادلة الضغط أو معدات دعم الحياة التي تم جلبها من الأرض تدمج في الطباعة حتى يتم تغطيتها أخيرًا عند نقاط اتصال مختلفة.
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.
لكي نقوم بأكثر من البقاء على قيد الحياة، نحتاج إلى إنشاء بيئات تساعد في تحسين السعادة والصحة لمدة أشهر وسنين في المستقبل. ومع سفر المزيد من رواد الفضاء المدنيين إلى الفضاء، من المهم أن تكون بيئاتنا أكثر من مجرد تصميمات داخلية ميكانيكية مزدحمة من محطة الفضاء الدولية، التي تمثل اليوم أفضل مثال لحياة الإنسان لفترة طويلة في الفضاء. نريد أيضًا دمج عناصر معمارية عملية مثل الوصول إلى الضوء الطبيعي عبر النوافذ والمساحات الخضراء. كانت المحطة الفضائية تفتقد إلى هذه الميزات في بداية إطلاقها، لكننا نعلم أنها ضرورية لأداء نفسي إيجابي ومن أجل الصحة. للمهام الطويلة في الفضاء العميق، من المهم ألا يشعر أفراد الطاقم بأنهم يعيشون في آلة وأن يشعروا أكثر كأنهم يعيشون في منزل.
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.
هناك طرق أخرى لبناء المساكن على المريخ. الهياكل الصلبة أوالقابلة للنفخ قد لا توفر الحماية الكافية من الإشعاع التي نحتاجها، والعيش تحت الأرض في أنفاق لا يساعد على استكشاف سطح الكوكب مباشرة. وأيضًا لماذا تسافر لثمانية أشهر فقط لتعيش تحت الأرض؟ يتمحور تصميم المنشآت في الفضاء حول التخفيف من المخاطر والمساكن التي سنقوم ببنائها يجب أن تكون المنشآت الأكثر تحملاً ومقاومة على الإطلاق. المستوطنات المستقبلية ستكون هياكل ذاتية التنظيم وذاتية الصيانة لتدعم أعضاء الطاقم أثناء تواجدهم هناك، وتعمل بشكل مستقل أيضًا عندما لا يكونون هناك.
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.
قبل أن نرسل أي شخص إلى المريخ، نحتاج للإجابة عن بعض الأسئلة الأساسية عن صحة الإنسان وسلامته والتأكد من جميع أنشطة البناء هذه. لحسن حظنا، لدينا قاعدة للاختبار وإجراء التجارب أقرب بكثير إلى لأرض. وهي القمر. نعمل الآن مع وكالة ناسا لعرض كيف سنطبع هياكل بطابعة ثلاثية الأبعاد مثل منصات الهبوط والطرق وفي النهاية المساكن مباشرة على سطح القمر. يمثل القمر نقطة توقف مهمة للتزود بالوقود وإعادة الإمداد وهو بمثابة منصة عامة للمركبات التي ستسافر إلى الفضاء البعيد، وسنستخدم التقنيات لتأسيس وجود دائم للبشر على القمر للسفر من وإلى المريخ والعمل على سطحه.
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.
ماذا نفعل غير ذلك لتعزيز جدوى الطباعة الثلاثية الأبعاد للبناء في الفضاء؟ حسنًا، باستطاعتنا إثبات أن الهياكل المطبوعة الثلاثية الأبعاد قادرة على دعم الأشخاص في بيئة تشبه المهمة هنا على الأرض، واستخدام بيانات تلك التجارب لوضع المعايير والمتطلبات لمهمات المريخ المستقبلية. هذا ما قمنا به عند تصميم وبناء Mars Dune Alpha نموذج لسكن مصنع بالطباعة الثلاثية الأبعاد في مركز جونسون للفضاء في مدينة هيوستن، يشار إليها باسم نموذج استكشاف صحة الطاقم وأدائه، أعلم انه اسم طويل، هذا الهيكل سيكون مسكنًا لطاقم من أربعة متطوعين يحاكون عملية لمدة سنة على المريخ، وتشمل المحاكاة تأخر الاتصالات لمدة 20 دقيقة. ستنطلق المهمة الأولى مؤخراً هذا العام، لكن يمكنك التقديم لتكون أحد أفراد طاقم هذا المسكن في وقت ما في المستقبل. في حال لم تكن متحمسًا لهذه الدرجة، يمكنك اقتراح الفكرة على شخص آخر بحجة البحث العلمي.
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.
(ضحك) إذا كنت من القلة المختارة، ستشارك 158 متر مربع من مساحات المعيشة والعمل مع ثلاثة آخرين، وهذا يتضمن حديقة هوائية لنمو النبات، ومنطقة للاتصالات، وغرفة للتمارين الرياضية، وكذلك مقصورات فردية لأفراد الطاقم مريحة للغاية أبعادها: 1.8×3.6 متر.
(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.
قد يفكر بعضكم “حسنًا، بناء في الفضاء هذا موضوع منفصل تمامًا عن حياتنا اليومية. كيف سيؤثر على ما نقوم به على الأرض في الوقت الحالي؟ من خلال خبرتي، التصميم لبيئة قاسية شديدة التقييد وتقدم أكثر العقبات، وحرفيًا لم يزرها إنسان من قبل، هي ما يعطينا أفضل الفرص لإيجاد حلول هندسية إبداعية لمشاكل نواجهها على الأرض وتبدو بعيدةً تمامًا عن إدراكنا اليوم. مشاكل مثل حلول الإسكان للمشردين أو مساكن الإغاثة في الأعاصير والكوارث، أو إعادة التفكير في ممارسات الاستدامة في مجال البناء بشكل عام، التي وفقًا للأمم المتحدة، مسؤولة عما يصل إلى 30 بالمئة من إجمالي انبعاث الكاربون في العالم. والتقنيات الذاتية القيادة التي نطورها للبناء في الفضاء ستعود بالنفع لنا على الأرض. سترد قيمتها مع أرباح من خلال جعلنا نعيد التفكير وتخيل كيف نقوم بالبناء حاليًا.
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.
حقيقة الأمر هي أن أكثر كوكب صالح للسكن هو الكوكب الذي نعيش عليه الآن. لا أحب التفكير بالفضاء كأنه قارب نجاة للبشرية من كوكب الأرض المريض. يمكننا إما إيجاد حل لكيفية البناء بشكل أكثر ذكاءً واستدامة اليوم، أو سيكون علينا التفكير في التصميم للبقاء على أرض أكثر صعوبة وغرابة مما عرفه أحد منا. وهذا بالنسبة لي لا يمكن أن يكون السبب أو الدافع الرئيسي وراء سعينا للاستكشاف والمغامرة في الفضاء العميق.
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.
مرت أكثر من 50 سنة منذ أن سافر أي إنسان خارج مدار الأرض. هذا الأمر على وشك أن يتغير. سنطور قاعدة دائمة على القمر، ونبني من دون تدخل بشري على المريخ. نحن على وشك رؤية تحول جذري في كيفية البناء على الأرض وكيف نتخطى الحدود إلى آفاق جديدة لاستكشاف الإنسان في الفضاء.
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.
شكرًا جزيلًا لكم.
Thank you so much.
(تصفيق)
(Applause)