月面の砂で3Dプリントする居住施設

© ESA, Foster + Partners

ノーマン・フォスター（Norman Foster）率いるイギリスの建築設計事務所フォスター アンド パートナーズ（Foster＋Partners）は、欧州宇宙機関（ESA：European Space Agency）と共同で取り組む、3Dプリンタで建設する月面居住施設の研究を発表しました。

注目ポイント

• 月面への資材輸送の課題を解決する、現地資源「レゴリス」
• 3Dプリンタにより積み重ね、ドーム状の保護シェルを作成
• 模擬レゴリスを用いた実験の実施
• 1.5トンのモックアップと真空チャンバーで月環境を再現

（以下、Foster＋Partnersから提供されたプレスキットのテキストの抄訳）

© ESA, Foster + Partners

欧州宇宙機関と共同で取り組む月面構造物の3Dプリント

フォスター アンド パートナーズは、月面居住施設の建設における3Dプリントの可能性を探るため、欧州宇宙機関が設立したコンソーシアムの一員である。月面への資材輸送という課題に取り組むこの研究では、レゴリスとして知られる月面の砂を建築資材として利用する検討を進めている。

© ESA, Foster + Partners

この研究では、隕石やガンマ線、急激な気温差から居住者を保護できる4人用の月面基地を設計している。この基地は、まず宇宙ロケットで輸送可能なチューブ状のモジュールから展開される。

次に、このチューブの一方の端から膨張式ドームが伸び、建設のための支持構造が提供される。そして、ロボットで制御される3Dプリンタによって、ドーム状にレゴリスの層が積み上げられ、保護シェルを作成する。

© ESA, Foster + Partners

強度を確保しつつ、結合のためのインクの量を最小限に抑えるため、シェルは発泡スチロールのような中空の閉じたセル構造で構成されている。

フォスター アンド パートナーズがコンソーシアムのパートナーと協力して設計したこの構造形状は、3Dプリントが自然の生物システムに近い構造をつくり出す可能性を示すという点で画期的なものとなっている。

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模擬レゴリスを使って1.5トンのモックアップを作成し、真空チャンバー内で月の環境を再現した小規模な3Dプリントテストが行われた。基地の建設予定地は月の南極地点であり、地平線にはほぼ常時太陽光が当たっている。

コンソーシアムには、ピサを拠点とするサンターナ大学院大学と提携するイタリアの宇宙工学企業 Alta社も参加している。Monolite UK社はD-Shape™プリンタを供給し、また、すべてのサンプルとデモンストレーターの印刷に使用されているレゴリスの模擬物質のヨーロッパにおける供給源の開発も行った。

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ノーマン・フォスターは次のように語る。

「このプロジェクトは、宇宙時代の建設における重要かつ先駆的な一歩である。ヨーロッパの仲間たちと協力し、研究と革新への継続的な取り組みの一環として取り組んでいる。」

フォスター アンド パートナーズのスペシャリスト・モデリング・グループのパートナーであるグザヴィエ・ド・ケストゥリエ（Xavier De Kestelier）は次のように語る。

「私たちは、地球上の極端な気候に対応する設計や、現地で調達できる持続可能な素材の環境面での利点を活用することに慣れている。私たちの月面居住施設も同様の論理に従っていおり、素材に内在する可能性を追求する、魅力的でユニークな設計プロセスであった。欧州宇宙機関やコンソーシアムのパートナー企業と協力し、今後の研究プロジェクトに取り組むことを楽しみにしている。」

以下、Foster＋Partnersのリリース（英文）です。

Foster + Partners works with European Space Agency to 3D print structures on the moon

Foster + Partners is part of a consortium set up by the ESA to explore the possibilities of 3D printing to construct lunar habitations. Addressing the challenges of transporting materials to the moon, the study is investigating the use of lunar soil, known as regolith, as building matter.

The practice has designed a lunar base to house four people, which can offer protection from meteorites, gamma radiation and high temperature fluctuations. The base is first unfolded from a tubular module that can be transported by space rocket. An inflatable dome then extends from one end of this cylinder to provide a support structure for construction. Layers of regolith are then built up over the dome by a robot-operated 3D printer to create a protective shell.

To ensure strength while keeping the amount of binding “ink” to a minimum, the shell is made up of a hollow closed cellular structure similar to foam. The geometry of the structure was designed by Foster + Partners in collaboration with consortium partners – it is groundbreaking in demonstrating the potential of 3D printing to create structures that are close to natural biological systems.

Simulated lunar soil has been used to create a 1.5 tonne mockup and 3D printing tests have been undertaken at a smaller scale in a vacuum chamber to echo lunar conditions. The planned site for the base is at the moon’s southern pole, where there is near perpetual sunlight on the horizon.

The consortium includes Italian space engineering firm Alta SpA, working with Pisa-based engineering university Scuola Superiore Sant’Anna. Monolite UK supplied the D-Shape™ printer and developed a European source for lunar regolith stimulant, which has been used for printing all samples and demonstrators.

Lord Foster:
“This project is a significant and pioneering step in space age construction. Working with our European colleagues, it is part of our on-going commitment to research and innovation.”

Xavier De Kestelier, Partner, Foster + Partners Specialist Modelling Group:
“As a practice, we are used to designing for extreme climates on earth and exploiting the environmental benefits of using local, sustainable materials – our lunar habitation follows a similar logic. It has been a fascinating and unique design process, which has been driven by the possibilities inherent in the material. We look forward to working with ESA and our consortium partners on future research projects.”

Foster＋Partners 公式サイト
https://www.fosterandpartners.com/news/foster-plus-partners-from-earth-to-space-and-back-exhibition-opens-at-kennedy-center