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.
Hãy tưởng tượng chúng ta đã trải qua một hành trình tám tháng và đặt chân đến Hỏa Tinh. Đúng vậy, Hỏa Tinh. Bằng cách nào đó, chúng ta sẽ phải tìm ra cách để xây dựng những kiến trúc bảo vệ và bền vững để che chắn ta khỏi bức xạ mặt trời, tia vũ trụ thiên hà và sự thay đổi khắc nghiệt của nhiệt độ. Khi lên sao Hỏa, chúng ta không thể mang gì nhiều từ trái đất. Và quá tốn kém để phóng hàng tấn vật liệu xây dựng vào không gian.
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.
Vậy nên, nếu muốn xây dựng một môi trường sống tiên phong dần dần phát triển, thích nghi và mở rộng thành căn cứ lâu dài, chúng ta phải tìm ra cách thức xây dựng khác. Các môi trường sống và những rô-bôt xây dựng sẽ cho phép nhân loại phát triển ngoài không gian.
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.
Tôi là kiến trúc sư không gian. Tôi thiết kế và thai nghén môi trường sống hỗ trợ sự thám hiểm của con người trong không gian xa xăm, như là bề mặt Sao Hỏa. Tôi không chỉ thiết kế không gian để tối ưu sức khỏe và hiệu suất của phi hành đoàn mà tôi còn điều tra những môi trường sống này là gì và chúng sẽ được xây dựng như thế nào.
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.
Hiện tại, Sao Hỏa cách xa chúng ta đến mức liên lạc đến và đi từ trái đất có thể bị trễ đến 22 phút. Điều đó nghĩa là không thể dựa vào rô-bốt điều khiển từ xa thời gian thực điều khiển bởi người trên Trái đất để giám sát quá trình xây dựng trên sao Hỏa hoặc giám sát mọi diễn biến xảy ra khi chúng ta khám phá hành tinh này. Nhưng nếu chúng ta sử dụng rô-bốt tự động, chúng ta sẽ đưa máy in 3D và các rô-bốt xây dựng khác để xây môi trường sống và hầm trú trước khi phi hành đoàn đến.
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.
Vậy chính xác thì máy in 3D sẽ xây dựng môi trường sống trên sao Hỏa như thế nào? Trước tiên, ta cần phải biết các cấu trúc này làm bằng gì. Cũng giống như các nền văn minh sơ khai, chúng ta sẽ dùng lớp đất mặt, thường được gọi là đất, và các nguồn tài nguyên có sẵn trên hành tinh, bao gồm cả nước và có thể kết hợp chúng với các phụ gia và chất kết dính mang từ Trái đất để thiết kế các vật liệu xây dựng hiệu suất cao. Mục tiêu khi thiết kế những môi trường sống này là để đưa cấu trúc kín khí có thể chịu áp suất trong, nó sẽ cho phép con người sống trong một môi trường dễ thở và ôn hòa bên trong.
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.
Các rô-bốt chúng ta đặt trên sao Hỏa sẽ phải nhận biết và diễn giải sự phức tạp của địa điểm xây dựng để sắp xếp và biên đạo các loại tác vụ khác nhau. Các tác vụ này sẽ bao gồm thăm dò sao Hỏa và khảo sát địa điểm xây dựng, thu thập vật liệu thô, xử lý và điều động vật liệu. Một số rô-bốt này có thể giống với nhân vật Wall-E, trừ một thứ, chúng không dễ thương bằng. Khi đào xong địa điểm và in xong nền móng, những kiến trúc này sẽ được sản xuất theo từng lớp. Và song song với quá trình xây dựng, vật liệu làm sẵn và tích hợp sẵn như khóa khí hay thiết bị hỗ trợ sự sống mang từ trái đất sẽ được chèn vào bản in cho đến khi được khóa tại các điểm liên kết.
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.
Để không chỉ tồn tại trong không gian, chúng ta còn cần tạo môi trường tích cực đóng góp sức khỏe cho hàng tháng và hàng năm vào tương lai. Và khi ngày càng có nhiều du hành gia bay vào không gian, môi trường cần phải không chỉ là khoang máy móc chật chội trên các trạm vũ trụ quốc tế, hiện nay nó còn là đại diện mang tính nghệ thuật cho sức chịu đựng của con người trong không gian Chúng tôi cũng muốn tích hợp yếu tố kiến trúc thực tiễn để lấy ánh sáng tự nhiên qua cửa sổ và cây xanh. Những đặc điểm này vẫn còn thiếu trên khắp trạm không gian khi mới đưa vào hoạt động, nhưng chúng tôi biết chúng rất quan trọng cho hoạt động tâm lý tích cực và sức khỏe. Cho các nhiệm vụ dài hạn trong không gian sâu, cần phải giúp cho phi hành đoàn bớt cảm thấy đang sống trong 1 cái máy mà phải cảm thấy thoải mái như đang ở nhà.
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.
Có những cách khác để xây dựng môi trường sống trên Hỏa Tinh. Cấu trúc vỏ cứng hoặc hơi có thể không cung cấp đủ lớp kháng phóng xạ mà ta cần, và việc sống dưới mặt đất trong ống lava không hỗ trợ mấy cho việc thám hiểm trực tiếp trên bề mặt hành tinh. Ngoài ra, ai lại muốn du hành 8 tháng chỉ để sống dưới đất? Thiết kế kiến trúc ngoài không gian phải giảm thiểu được rủi ro và môi trường sống chúng ta kiến tạo sẽ cần phải bền vững và kiên cố nhất có thể. Môi trường sống tương lai trên bề mặt tinh cầu sẽ là các kiến trúc tự vận hành và bảo trì để hỗ trợ phi hành đoàn khi họ ở đó, và vận hành tự động khi không có ai.
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.
Trước khi đưa người lên sao Hỏa, chúng ta cần dữ liệu để giải các bài toán rất quan trọng về sức khỏe, an toàn của con người và kiểm chứng từng hoạt động xây dựng này. May mắn thay, chúng ta có môi trường thử và kiểm chứng rất gần với trái đất. Đó chính là mặt trăng. Chúng ta đang hợp tác với NASA để minh họa cách in 3D cơ sở hạ tầng như bãi đáp, đường, và cuối cùng là môi trường sống trực tiếp trên bề mặt mặt trăng. Mặt trăng là trạm dừng để nạp nhiên liệu, tiếp ứng và là bệ phóng chung cho các phương tiện du hành vào không gian xa xôi, và chúng ta sẽ dùng công nghệ đã giúp con người sinh sống lâu dài trên mặt trăng vào du hành đến, đi, và vận hành trên bề mặt của sao Hỏa.
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.
Chúng ta sẽ làm gì nữa để cải thiện khả năng in 3D cho các công trình trong không gian? Một điều đó là, chúng ta có thể minh họa rằng kiến trúc in 3D có thể hỗ trợ con người trong môi trường mô phỏng nhiệm vụ ngay đây trên trái đất, và dùng dữ liệu từ các thí nghiệm này để đặt tiêu chuẩn và yêu cầu cho các nhiệm vụ sao Hỏa tương lai. Đây là thành quả thiết kế và xây dựng Mars Dune Alpha, môi trường sống tương tự được in 3D ở Trung tâm Vũ trụ Johnson ở Houston, được gọi là Cơ sở tương tự Khám phá Sức khỏe và Hiệu suất Phi hành đoàn. Tên khá dài, tôi biết mà. Kiến trúc này sẽ đón bốn phi hành đoàn tình nguyện mô phỏng một năm làm việc trên sao Hỏa, bao gồm độ chậm 20 phút khi liên lạc. Nhiệm vụ đầu tiên sẽ bắt đầu trong năm nay, nhưng các bạn có thể nộp đơn làm phi hành đoàn trong môi trường sống này trong tương lai. Hoặc nếu không thích, bạn có thể giới thiệu cho bạn bè nhân danh nghiên cứu.
(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.
(Tiếng cười) Nếu bạn được chọn, bạn sẽ cùng chung sống và làm việc trong không gian 157 mét vuông với ba người khác gồm một vườn thủy canh để trồng cây, khu vực liên lạc, phòng tập thể thao, và khoang cá nhân rất ấm cúng, chỉ 1,8 m x 3,6 m.
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.
Một số người có thể đang nghĩ, “Chà, xây dựng trong không gian, chủ đề này hơi xa với đời sống hàng ngày của chúng ta. Nó có tác động gì đến đời sống trên trái đất? Theo kinh nghiệm của tôi, thiết kế cho một môi trường khắc nghiệt với vô vàn hạn chế và điều kiện giới hạn, chưa từng có con người đặt chân đến, cho chúng tôi cơ hội tuyệt vời đưa ra những giải pháp xây dựng sáng tạo cho các vấn đề trên trái đất nằm ngoài tầm hiểu biết của chúng ta hiện nay. Các bài toán về giải pháp nhà ở cho người vô gia cư lâu năm hay nhà tránh bão và thảm họa. Hoặc cân nhắc lại việc thực hành bền vững trong xây dựng tổng thể, mà theo Liên hiệp quốc, đang chịu trách nhiệm cho 30% khí thải carbon trên toàn cầu. Công nghệ tự động mà chúng ta phát triển cho xây dựng trong không gian có lợi cho chúng ta trên trái đất. Chúng phản hồi và đóng góp vào cách chúng ta hình dung và nhìn nhận lại những công trình đang diễn ra hiện nay.
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.
Sự thật quan trọng đó là hành tinh có khả năng sống dồi dào nhất là hành tinh chúng ta đang sống hiện nay. Tôi không muốn xem không gian là chiếc xuồng cứu sinh cho nhân loại khỏi trái đất ốm yếu. Chúng ta hoặc tìm ra cách xây dựng thông minh và bền vững hơn hôm nay, hoặc sẽ phải tính đến chuyện thiết kế sinh tồn trên một trái đất khắc nghiệt và lạ lẫm hơn trái đất chúng ta từng biết. Và với tôi đây không thể là nguyên nhân chính hoặc động cơ cho việc khám phá và thám hiểm không gian xa xôi.
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.
Đã hơn 50 năm trôi qua kể từ khi nhân loại bay ra ngoài quỹ đạo trái đất. Tất cả sắp thay đổi. Ta sẽ lập căn cứ cố định trên mặt trăng và xây dựng tự động trên sao Hỏa. Chúng ta sắp chứng kiến sự chuyển biến cấp tiến và cách chúng ta xây dựng trên trái đất cũng như cách ta vượt qua giới hạn cũ đã đến 1 chân trời mới của việc thám hiểm không gian của con người.
Thank you so much.
Cảm ơn rất nhiều.
(Applause)
(Tiếng vỗ tay)