MIT推出跨学科课程设计月球基地

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麻省理工学院（2024USNews美国大学排名：2）（MIT）的一门新课程要求学生设计人类在太空中工作和居住所需的设施。随着NASA计划在太空和月球上建立永久基地，MIT的学生们开发了适用于地球以外环境的栖息地原型。这门跨学科设计课程名为MAS.S66/4.154/16.89（太空建筑），由建筑系、航空航天系和MIT媒体实验室的太空探索倡议小组共同开设。课程吸引了来自全校的35名学生，他们想象、设计、制作和测试了支持人类在月球上居住和活动所需的设施。课程的受欢迎程度并不令人意外，因为许多MIT学生对太空充满热情。课程的目标是为学生准备在太空中工作和生活的下一阶段。学生们被分成七个团队，开发各自的项目，合作的重要性很快显现出来。团队从概念阶段开始，建筑师和工程师的愿景有时会发生冲突，但最终找到了共同的语言。最终项目展示了团队之间的巨大差异，尽管在月球表面保持人类生存的方式有限。学生们需要考虑材料类型、运输和组装方式、结构的功能持续时间以及支持的社会或人类体验等问题。课程的实践经验尤其重要，因为人工智能在许多任务和决策领域中变得越来越重要。尽管一些项目看起来很奇幻，但它们可能很快就会成为现实，特别是随着越来越多的建筑师被聘请设计太空设施，学生们也在了解这些苛刻环境的需求。

麻省理工学院（MIT）推出了一门新课程，专注于设计月球基地的建筑。这门课程旨在应对外星建筑设计的挑战，帮助学生掌握设计太空栖息地的技能。这一举措与NASA的阿尔忒弥斯计划目标一致，旨在建立长期的月球基地。来自建筑和航空航天等多个系的学生共同参与，设计并原型化潜在的月球生活和工作空间。随着商业太空飞行的兴起，这些技能不再是科幻小说中的内容，而是一个真实且不断增长的专业领域。

MIT航空航天系教授、前NASA宇航员杰弗里·霍夫曼强调了这门课程的及时性。他指出，许多航空航天系的学生最终希望成为宇航员，因此他们对在太空生活并不陌生。霍夫曼的经验为课程增添了实际的严谨性，没有粉饰太空栖息地面临的现实挑战。自1961年MIT获得阿波罗计划的首个主要合同以来，这门课程是该校与太空探索合作的当代延续。

课程中，35名学生设计了应对月球严酷环境的太空栖息地。他们通过参观NASA约翰逊航天中心和ICON的3D打印建筑设施，获得了宝贵的见解。这些实地考察为学生团队提供了坚实的基础，使他们能够将工程务实性与建筑宜居性相结合。跨学科的方法显得尤为重要，建筑和工程学生认识到需要融合各自的视角，创造出可行的月球栖息地。

课程不仅强调设计的重要性，还强调不同学科之间清晰沟通的必要性。建筑学研究生庄凯成表示，成功合作需要“至关重要”的沟通技能，这门课程不仅涉及学术，还涉及新兴行业的职业技能。课程结束时，学生们展示了从模块化充气结构到自组装月球栖息地的各种项目，展示了他们的创造力和技术技能。

随着课程的结束，未来的影响显而易见：建筑和工程领域将越来越需要应对外太空工作和居住挑战的专业知识。毕业生们已经在极端环境的空间应用技术和材料方面处于前沿，表明这些领域的快速增长和专业化。MIT计划继续开设这门课程，并讨论赞助和合作，突显其价值和成功。这一举措为下一代太空行业专业人士铺平了道路。

NASA计划在月球上建造一条悬浮机器人列车轨道，这是该机构创新先进概念计划（NIAC）的一部分，旨在为未来的太空探索开发“科幻般”的项目。该项目名为“轨道上的灵活悬浮”（FLOAT），已进入NIAC计划的第二阶段。根据NASA的初步设计，FLOAT将由悬浮在三层薄膜轨道上的磁性机器人组成，以减少月球表面尘埃的磨损。这些机器人将以大约1英里每小时（1.61公里每小时）的速度移动，每天可以运输大约100吨（90公吨）的物资。NASA计划在2026年将宇航员送回月球，并最终建立一个永久的月球基地，以支持未来的太空探索。

在未来几十年内，NASA计划将人类再次送上月球，建造一个绕月轨道的空间站，建立一个永久的月球基地，并希望将宇航员送往火星。为了应对可能出现的问题，哈佛约翰·A·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员在过去四年中一直在开发能够适应和快速恢复的深空和外星栖息地的技术。这个名为“Resilient ExtraTerrestrial Habitats”（RETHi）的研究所由普渡大学西拉法叶分校领导，合作伙伴包括SEAS、康涅狄格大学和德克萨斯大学圣安东尼奥分校。其目标是设计和操作能够适应、吸收并迅速从预期和意外中恢复的深空栖息地。SEAS的高级研究员贾斯汀·沃费尔领导的团队正在开发让自主机器人修复或更换栖息地受损部件的技术。自2019年项目启动以来，团队开发了新的机器人手臂和抓手、改进了人机协作系统，并设计了适合机器人的设备。研究的一个重点是多功能抓手，它可以改变形状以抓取不同类型的物体。团队还设计了一种软体机器人手臂，可以在需要时变硬以增加其力量和负载能力。此外，研究人员还探索了设计适合机器人操作的设备，以便当前的机器人能够更快地投入使用。RETHi的目标是为未来的栖息地设计者提供更多的选择、更好的成本预测以及更强的应对能力，以应对深空任务中的各种问题。

人工智能（AI）自20世纪50年代起步，最初是为了执行类似人类思维的任务。60年代，美国国防部资助了AI研究，推动了其在多个领域的发展，包括太空探索和极端环境中的生存。太空探索是研究地球以外的宇宙，涉及极端环境的生存问题。科学家认为，探索太空有助于理解宇宙的运作，准备应对潜在的环境危机，并培养适应性生存技能。

随着科技的发展，AI成为太空探索的重要伙伴。AI通过先进的计算和算法、机器学习和机器人技术，能够快速准确地处理天文数据，发现隐藏的联系和宇宙现象。自20世纪50年代末以来，智能机器人系统一直在帮助太空任务，例如检测NASA航天器上的缺陷、收集火星表面样本等。AI不仅在太空任务中发挥作用，还在太空栖息地的设计和建造中提供帮助。

太空建筑是一个专门设计和建造人类在外太空生活和工作空间的领域。国际空间站（ISS）是一个著名的例子，最初设计为太空实验室，后来发展为科学家和研究人员的家园。太空建筑师利用AI设计适应极端环境的栖息地，考虑到电力生成、水循环和食物生产等因素。

AI和生成性建筑可以更高效地分析数据、模拟设计和优化结果。然而，研究工程师Ryan McClelland强调，尽管AI快速高效，但仍需要人类的直觉来补充。AI和太空探索的研究仍在进行中，确保了太空建筑的光明未来。

综合来看，MIT的这门跨学科太空建筑课程不仅为学生提供了宝贵的实践经验，还为未来的太空探索和栖息地设计奠定了基础。随着NASA和其他机构在月球和其他星球上建立永久基地的计划逐步推进，设计适应外星环境的栖息地变得越来越重要。AI在这一过程中扮演了关键角色，通过先进的计算和机器人技术，帮助设计和建造适应极端环境的栖息地。未来，随着技术的不断进步和跨学科合作的深化，我们有望看到更多创新和实用的太空栖息地设计，为人类在外太空的长期生存和发展提供保障。