宇宙のための設計 | MIT ニュース

今春、MIT の新しいコースでは、宇宙で人間が快適に働き、生活するために何が必要かを学生に設計するよう求めました。今こそ、こうした創造の時です。NASA のアポロ計画では、宇宙飛行士が月に着陸し、サンプルを収集し、帰還しましたが、NASA の現在の月探査プログラムであるアルテミス計画では、月面だけでなく軌道上にも長期基地を設置することが計画されています。

学際的なデザイン コース MAS.S66/4.154/16.89 (宇宙建築) は、建築学部、航空宇宙工学部 (AeroAstro)、および MIT メディア ラボの宇宙探査イニシアチブ グループと並行して実施されました。研究所全体から 35 人の学生が登録し、月面での人間の居住と活動をサポートするために何が必要かを想像し、設計し、試作し、テストしました。

このコースの人気は講師たちにとって驚くべきことではなかった。

「MIT の学生の多くは宇宙に興味を持っています」と、コース講師の 1 人で AeroAstro の実習教授でもあるジェフリー・ホフマンは言います。MIT で教える前、ホフマンは NASA の宇宙飛行士で、スペースシャトルに乗って 5 回のミッションをこなしました。「AeroAstro では、学生の半数が将来は宇宙飛行士になりたいと考えているので、これまで宇宙での生活について考えたことがなかったわけではありません。このプロジェクトは、そのインスピレーションを生かして、実際の月面居住施設の設計になるかもしれないプロジェクトに取り組む機会でした。」

MITとNASA、そして アポロ計画 特に、このコースはよく文書化されています。NASA のアポロ計画における最初の主要契約は、1961 年に MIT に授与されました。MIT メディア ラボの所長であり、元 NASA 副長官である Dava Newman 氏もこのコースの講師を務めていました。

この授業の目標は、宇宙での仕事と生活の次の段階に向けて学生を準備させることでした。アルテミス計画に加え、商業宇宙飛行の台頭により、これらの設計を調査する必要性が高まっています。

「MIT 建築学部は、研究と実践の交差点で常に最高の成果を上げてきました」と、コース講師兼建築学部長のニコラス・デ・モンショー氏は語ります。「宇宙を含む過酷な環境や条件に対応した設計を求められるデザイナーが増える中、私たちは、メディアラボやエアロアストロとの過酷な環境に対応した設計に関する継続的な協力を含め、研究、協力、新しい形の実践にとって重要な機会を見出しています。」

月面居住施設の設計

このクラスの特徴は、建築学と工学の学生が混在していることです。 各グループ 学生たちは、直面する疑問や課題に対して、異なる考え方やアプローチを持ち込みました。共同活動、ゲスト講義、そしてテキサス州ヒューストンにある NASA のジョンソン宇宙センター、テキサス州ブラウンズビルにある SpaceX 発射施設、テキサス州オースティンにある ICON の建設用 3D プリント施設を 1 週間見学することで、学生たちはこの分野ですでに活動しているチームを知ることができました。彼らのレッスンの中で最も重要なのは、彼らが設計することになる過酷な環境を理解することでした。

ホフマンは宇宙での生活がどのようなものかを甘く見たりはしない。

「宇宙は想像できる最も過酷な環境の一つです」と彼は言う。「宇宙船の中に座って窓の外を眺めていると、窓の向こう側では自分は数秒後には死んでしまうだろうと気づきます。」

学生たちはプロジェクトを開発するために 7 つのチームに分かれましたが、すぐにコラボレーションの価値が明らかになりました。チームはコンセプト段階から始まりましたが、快適で住みやすい住居を作ろうとする建築家のビジョンと、過酷な環境の現実に重点を置くエンジニアのビジョンが衝突することもありました。

いくつかのプロジェクトでインフレータブル設計が登場しました。最大 4 人を収容できるモジュール式のインフレータブル移動科学図書館、数分以内に展開して月面の乗組員に短期間のシェルターと保護を提供できるインフレータブル居住施設、月面基地の建設に先立つ宇宙探査用の半永久的な現地居住施設などです。

共通言語を見つける

「建築家とエンジニアは設計プロセスに異なるアプローチをとる傾向があります」と機械工学博士課程の学生であり、 MoonBRICCSチーム「当初はこれらのアイデアを統合するのが難しかったのですが、時間の経過とともに、プロジェクト終了に向けた共通のビジョンに基づいてアイデアを伝え、調整する方法を見つけました。」

トーマスのチームメイトで建築学を専攻するフアン・ダニエル・ウルタド・サラザールとミキタ・クリメンカは、建築における技術的な考慮事項はプロジェクトの中盤から終盤にかけて解決されることが多いと語る。

「このため、設計上の決定の影響を先延ばしにできる余地が多すぎる一方で、解決する時間がほとんど残っていません」とサラザールは言います。「エンジニアの洞察力により、現在の宇宙技術と物質体制の機械的、経済的、技術的影響を最初から考慮して、すべての設計上の決定に異議を唱えることができました。また、長期居住施設の出現により、宇宙飛行士の機能的、社会的、感情的ニーズが全面的に前面に出てくるため、物質的、経済的に最適なソリューションが必ずしも文化的、道徳的に正当化されるとは限らないという懸念について協力して議論する有益な場も提供されました。」

クリメンカ氏は、「チーム内の豊富な知識と経験のおかげで、私たちは長期にわたって生存可能な生息地を作り出すための可能な対応策を有意義に検討することができました。エンジニアリングと設計の両方の制約を乗り越えるには確かに追加の努力が必要でしたが、私たちの分野では通常扱わないまったく異なる一連の課題に直面することになり、全体的な思考プロセスは非常に新鮮でした」と述べています。

建築学の大学院生であるカイチェン・ジュアンさんは、エンジニアたちと協力して 月面土嚢プロジェクトは、チームがうまく連携して働くためにはコミュニケーションスキルが「非常に重要」であると述べています。

「エンジニアにとって、技術的な実現可能性と実際の実装に焦点を当て、すべての設計要素が現実的に実現可能であることを確認することが重要です」と Zhuang 氏は言います。「エンジニアには、構造の完全性、材料特性、機能性に関する明確で正確な情報が必要でした。一方、私たちの建築チーム内では、視覚的なインパクト、空間のダイナミクス、ユーザー エクスペリエンスなどの概念的および美的側面を中心に議論が行われることがよくあります。」

エアロアストロ大学院生でチームメンバーのモリー・ジョンソンは、 ルナNOMADプロジェクトは同意します。「伝統的に、私のようなシステム エンジニアにとっては、設計上の細かい点については、どのように対処するかを詳しく説明せずに、対処すると言うだけで簡単に無視してしまいます。しかし、建築家は、私たちの意図を明確にするのに役立つ、新たなレベルの詳細をもたらしてくれました。」

背後にいるチーム モモ：自己組み立て式の月面居住施設 彼らの設計のミッションプロファイルを作成しました。半永久的な現地居住施設は、月面に恒久的な基地を建設する前に宇宙探査のために設計されました。モジュールは柔軟性があり、ほぼ平らに折りたたんで簡単に輸送できます。彼らのプロジェクトは 最近紹介された で デザインブーム。

地球を超えて

最終プロジェクトでは、月面で実際に人間を生存させる方法は限られているにもかかわらず、チーム間で大きな違いが見られたと、スペース エクスプロレーション イニシアチブのディレクターでコースの講師でもあるコーディ ペイジ氏は言う。学生たちは、必要な材料の種類、その輸送と組み立て方法、構造物が機能し続ける期間、どのような社会的または人間的体験がサポートされるかなど、さまざまな問題を考慮する必要があった。

ペイジ氏によると、AI が多くのタスクや意思決定の領域で大きな要素になりつつあることを考えると、実物大のモデルを作成する実践的な経験はこのコースで特に重要だったという。

「コンピューターは必ずしも現実世界にそのまま当てはまるわけではありません。そのため、学生にプロトタイプを作らせることで、扱う材料やそれが現実世界でどのように機能するか、そしてこれらの材料を扱うことで得られる触覚能力を理解することに多くの利点があることを学生に示せます」とペイジ氏は言います。

いくつかのプロジェクトは、建築、工学、デザインを組み合わせた空想的なものに見えますが、特に空間設計のために雇われる建築家が増え、学生が厳しい環境の景観とニーズを理解しつつあることから、近いうちに実現可能になるかもしれません。

「私たちは学生たちをこの分野の最前線に立つ先駆者となるよう訓練する必要がある」と建築学部の教授でこのコースの講師の一人であるスカイラー・ティビッツ氏は言う。「宇宙飛行士が宇宙や月面に長く滞在するほど、人々が長く住みたいと思うような人間体験のための居住環境を設計する必要がある」

この特定の分野に精通した建築家やエンジニアの需要は高まっています。MoonBRICCS チームの工学部の学生である Thomas さんは、現在、宇宙応用のためのロボット工学に取り組んでいます。チームメイトの Palak Patel さんは、宇宙応用のための極限環境材料に取り組んでいる工学部の博士課程の学生です。学生の熱意と現実世界の職業上の大きなニーズにより、3 つの学術ユニットは今後もこのコースを提供し続ける予定です。

「私たちはこれを宇宙と地球上の極限環境向けの設計における複数年プログラムに拡大することを計画しており、スポンサーシップやパートナーシップについて積極的に話し合っています」とデ・モンショー氏は言う。