bouweigenschappen van ijs niet. Het toevoegen
van natriumchloridezout verbetert echter de
algehele bouweigenschappen aanzienlijk. Uit de
resultaten van de experimenten blijkt dat tot 1,5%
NaCl de druksterkte verhoogt van gemiddeld
1 MPa tot 4 MPa. Een hoger percentage
natriumchloride leidt niet tot een verdere
toename van de druksterkte.
De experimenten gaven ook aan dat hoe
kouder de testomgeving (tot -70 °C), hoe hoger
de druksterkte van het NaCl-ijs is. Hoe warmer
de omgeving (tot +25 °C), hoe plastischer het
NaCl-ijs zich gedraagt.
Bouwen met robottechnologie
Een verdere uitdaging is dat een habitat op
Mars semiautomatisch moet worden gebouwd.
Bij deze studie is ook onderzoek gedaan naar
het gebruik van robottechnologie voor de
constructie van de habitat, vanaf het delven
van het ijs tot en met het daadwerkelijke
bouwen van de habitat. Een beknopte analyse
toont bovendien aan dat het gebruik van
additive manufacturing een groot potentieel
heeft voor de assemblage van de habitat.
Voor dit onderzoek is een eerste serie studies
en experimenten uitgevoerd om additieve
productietechnieken (3D printing) in te zetten
voor natriumchloride-ijs. Het belangrijkste
resultaat is dat de ijsstructuur een grotere
algehele sterkte heeft als gevolg van het laag
voor laag bevriezen van het ijs. Deze techniek
biedt ook het voordeel dat eventueel tijdens
de bouwfase ontstane scheuren direct worden
gerepareerd doordat deze worden opgevuld
door water, dat vervolgens uitzet bij bevriezen.
Hierdoor wordt bovendien een sterkere
structuur gecreëerd. De experimenten gaven
ook aan dat het ijs veel sneller bevriest dan het
sublimeert, in overeenstemming met de strikte
eisen die aan de duur van de bouwtijd worden
gesteld door de algehele planning van de
missie. De planning wordt op zijn beurt bepaald
door de afstand van de aarde tot Mars, die een
keer per 26 maanden minimaal is.
De Ice Hab
Ten slotte is er een habitat, de Ice Hab
ontworpen om te beoordelen of de technische
bevindingen bruikbaar zijn en voldoen
aan de algemene habitatvereisten. Er zijn
twee gescheiden modules ontworpen,
rekening houdend met zowel kwantitatieve
als kwalitatieve criteria. De psychologische
behoeften van de bemanning zijn zorgvuldig
meegewogen in het ontwerp voor de
binnenruimte. De twee belangrijkste activiteiten,
werken en wonen, worden zowel fysiek als
mentaal gescheiden door beide functies in
verschillende modules te plaatsen. Daarom kan
ook de bemanning beide functies scheiden
om ‘het werk niet mee naar huis te nemen’ of
omgekeerd. Het woongedeelte omvat zowel
sociale, gemeenschappelijke ruimtes als
privévertrekken voor elk bemanningslid. Het
algemene ontwerp is zodanig dat interactie met
collega’s noodzakelijk is, maar een moment
alleen zijn is ook mogelijk via verschillende
routes en gangen binnen de Ice Hab. Dit helpt
ook om verveling te voorkomen. Het ontwerp
is dus gebaseerd op twee modules die aan
elkaar zijn gekoppeld met een kas waar
verschillende planten kunnen groeien. De kas
wordt omgeven door een extra laag ijs en kan
dus als schuilplaats dienen tijdens periodes van
verhoogde ioniserende straling, zoals bij een
sterke zonnewind.
Twee bouwtechnieken
De twee modules zijn geoptimaliseerd met
het parametrische programma Rhinoceros
waardoor het ijs altijd onder compressie staat
omdat ijs sterk is in compressie en zwak in
trek. Dit resulteert in twee koepels die ook een
grote weerstand bieden tegen de inslag van
middelgrote meteorieten. De Ice Hab gebruikt
twee verschillende bouwtechnieken met ijs om
te voldoen aan zowel de duurzaamheidseis
van een Klasse IV-habitat als aan de vereisten
4. Een ijs specimen met 1,5 % natriumchloride
(NaCl) tijdens een druksterktetest bij -70°C. 5. De
specimens na een druksterktetest op -70°C. Het
bovenste beeld is een specimen met 0% NaCl;
het beeld in het midden is van een specimen
met 1% NaCl; en het beeld onderaan is van een
specimen met 1,5% NaCl. Het breukvlak wordt
steeds scherper naarmate het NaCl percentage
toeneemt. 6. Resultaat van een experiment
waarin 8 specimens met een variabele
concentratie NaCl zijn getest op druksterkte
bij -70°C. 7. Geplande locatie van de Ice Hab:
Jezero krater op Mars. Deze foto is genomen
met de MarsTrek NASA tool. Bron: NASA/JPL. 8.
3D doorsnede van de Ice Hab waarbij de twee
verschillende ijswanden en de oorspronkelijke
capsule zichtbaar zijn.
4 5 6
54ArchitectuurNL Tekst en ontwerp Layla van Ellen
52-53-54-55_masterlayla.indd 54 29-03-18 15:10
