építészet : környezet : innováció

Űrépítészet - a határterületek kutatása

Az építészet minden korszakára jellemző, hogy keresi a határait. Ez sokszor utópikus tervekben fogalmazódik meg, ugyanakkor az építészet története felírható avantgárd és mainstream korszakok váltakozásával is. Maga a határ fogalma is meghatározásra szorul. Botzheim Bálint írása.

Beszélhetünk a határról, mint az építészet territóriumának kiterjedéséről. Mi az, ami az építészet tárgykörébe tartozik és mi az, ami nem? Az építészet kilép komfortzónájából és más területekre merészkedik: design, matematika, tárgyalkotás, képzőművészet, irodalom, szociológia, pszichológia, biológia, mesterséges intelligenciakutatás. A határ másik értelmezése, amikor valaki vagy valami a képességei határait keresi. Mire képes az építészet? Mi az, ami technológiailag megvalósítható és mi, ami még szellemileg elviselhető? Elviselhető-e, ha a város történeti negyedébe építünk egy funkcionálisan működő, ámde "alien" külsejű épületet? Szellemi értelemben mennyire lesz elviselhető, ha emberi munka nélkül, robotok építenek meg egy házat?

Ez utóbbi kérdések ma égetően aktuálisak, de valójában nem újak. Érdekes párhuzamot lehetne felvázolni, hogy egy évszázaddal ezelőtt hasonló kérdések fogalmazódtak meg az építészekben. Nem kevesebb felháborodás övezte a modern épületek megjelenését a történeti városszövetekben, mint ma a parametrikus épületekét. Annak idején sokan elveszítették munkájukat, amikor a téglafalat felváltotta a vasbeton vázszerkezet és az ornamentika eltűnt a homlokzatokról. A robotika illetve a 3D nyomtatás építészeti alkalmazása hasonlóképpen sok ember munkáját fogja elvenni. A paradigmaváltás okai is hasonlók: technológiai újítások és az építőművészet egymásra hatásából születő új formanyelv illetve a "sokat építünk olcsón", a szociális indíttatás, amellyel a társadalom felé el lehet fogadtatni.

Észre sem vesszük, de nemsokára az Y2K utáni második évtizedet is magunk mögött hagyjuk. Az interneten tobzódó építészeti formaáradat is gyorsuló tempóban zúdul ránk. A komputáció forradalma, amely a '80-as évek elejétől tart, paradigmaváltást ígért az építészet, az animáció, a design, a matematika és most már a mesterséges intelligencia új összefonódásával. Meg kell említeni a vezető egyetemek és építészirodák szerepét, amelyek ettől a majd' negyven évvel ezelőtti ígérettől hajtva, bolondulásig generálják az új formákat, hogy a 21. század építészeti karakterének meghatározásáért szálljanak harcba. Az újgeometria a nemeuklideszi geometria alkalmazásaiból nőtte ki magát. A nevezetes matematikai formák, NURBS felületek, topológiai műveletek, algoritmikus modellezés, generatív matematikai modellek, nemlineáris animáció, szimulációk, részecskerendszerek, optimalizáló algoritmusok új lehetőségeket nyitottak az építészek számára.

De történt-e valódi váltás? A szoftvert túl lassan követi a hardver. Vagyis hiába tudunk a számítógép segítségével kétszer görbült felületeket tervezni, hogyha a megvalósítás még mindig iszonyúan nehézkes, és rengeteg erőforrást éget el. Hiányzik az a technológiai váltás, amit egy évszázaddal ezelőtt a vasbeton alkalmazása jelentett. Vajon a robotika és a nanotechnológia fejlődése hozza el azt a fordulatot, hogy parametrikus épületek bekerüljenek a mainstream vonalba?

Kopernikusz: Heliocentrikus világegyetem


Robotika és nanotechnológia további fejlődése – űrépítészet?

A nanotechnológia területén az extrém tulajdonságokkal rendelkező nanostruktúrák, a programozható anyagok és nanorobotok megjelenése várható. A nano anyagszerkezeti kutatások extra erős, extra könnyű anyagokat ígérnek, amit nano méretű térrács létrehozásával érnek el. Ebből a belső szerkezeti felépítésből következik az anyag kicsi önsúlya is. Az ilyen anyag 99%-ban levegőből áll, viszont erősebb az acélnál.1 A Julia Greer nevével fémjelzett kutatás legnagyobb várakozása a makroszintre történő átlépés. A másik terület, a nanorobotok fejlesztése az élő sejteket utánozza. Nem is tehet mást, hiszen az élő sejtek tulajdonképpen tökéletesen megfelelnek a nanorobot definíciójának.

A robotika fejlődésében is exponenciális fejlődés várható. Már létezik az a technológia, amely autonóm robotokkal lenne képes épületek létrehozására. Az emberi munkaerő leépítését az építőiparban még nem vállalja fel a társadalom. Egyelőre még a tőkeerős vállalatok sem mernek előhozakodni az emberi beavatkozás nélküli, önmagától felépülő házzal. A kérdés az, hogy milyen szituáció képzelhető el, ahol az emberi építés, az emberi munkaerő nem állhat rendelkezésre, mert nincsenek meg az életfeltételek. Ilyenek az extrém helyszínek, mint a tengerek, óceánok, az extrém hőmérsékletű helyek, de ilyen a világűr is – leszámítva a lakható bolygókat, melyek létezése meglehetősen valószínű, de konkrét létük még mindig csupán feltételezés.

Milyen szcenáriók mentén történhet az űr benépesítése? Milyen építészeti eszközök állnak majd ehhez rendelkezésre és milyen építészeti programok valósulhatnak meg? Milyen technológiákat feltételeznek a jövőre vonatkozó víziók a való életben és milyeneket a sci-fi művekben?

Az űrben való építés gondolatával a 20. században kezdett el komolyabban foglalkozni az emberiség, az űrutazás gondolatával viszont már jóval korábban. Mióta ember az ember, a mitológiák benépesítették a csillagos eget. Az égbolton mint territóriumon való mozgás problémájára minden hitvilágnak, mitológiának megvolt a maga magyarázata. Az ókori hitvilág a csillagokat még az istenek és a holtak lakhelyeként képzelte el. A reneszánsz idején néhány csillagász már nem mitológiai lények, hanem hús-vér élőlények által lakottnak gondolta a naprendszert és a csillagokat. A Kopernikusz által megalkotott heliocentrikus világkép a csillagok felé irányította a figyelmet.2 Giordano Bruno például azt vallotta, hogy az egész naprendszert élőlények népesítik be. Szerinte végtelen sok naprendszer létezik, amelyben a mi napunkhoz hasonló csillagok körül a Földhöz hasonló, élettel teli bolygók keringenek.3

A csillagászati technika fejlődésével egyre több részletet figyelhettek meg a naprendszer bolygóiról, holdjairól. Johannes Kepler úgy vélte, a Hold is lakott.4 Az Álom című művében (mely csak halála után jelent meg) egy izlandi utazó holdbéli utazását írja le, aki holdlakó élőlényekkel találkozik. Immanuel Kant is úgy gondolta, hogy a naprendszer minden bolygója lakott. Kozmológiai elképzelései egybecsengenek az univerzumról alkotott mai fogalmainkkal. Szerinte az univerzumnak nincsenek határai, a csillagok eloszlása pedig összesűrűsödő csomópontokat alkot. A naprendszert benépesítő földönkívüliekről alkotott elképzelések még inkább szárnyra kaptak, amikor a 19. században felfedezték a Mars felszínén található szabályos kanyonszerű csatornákat.5 

A Földön kívüli életről alkotott elképzelések a keresztény világkép mellett mindig különvéleménynek számítottak. Az ilyen nézeteket nyilvánosan vállalók – rosszabb esetben – Giordano Brunóhoz hasonlóan máglyán végezték. Az univerzumban elfoglalt helyünket évszázadról évszázadra egyre pontosabban tudtuk meghatározni. Jelenlegi tudásunk szerint naprendszerünk a Tejútrendszer Orion-karjának belső peremén kering. Tejútrendszerünk az ún. Lokális Galaxiscsoport része, mely a Virgo-szuperhalmaz egyik galaxiscsoportja, ami a Laniakea nagyobb szuperhalmazban helyezkedik el.6

Apollo holdkomp rajza



Szén alapú életformák léte a Földön kívül

A sci-fi filmek általában lazán veszik az ember űrbéli "utaztatását". Látszólag bármely bolygóra érkeznek a szereplők, ott a földivel azonos a gravitáció, süt a nap, kék az ég, mintha csak a Földön lennénk.7 Emberi létformánk alapvetően a Földhöz kötött, hiszen itt adottak azok a feltételek, melyek a szén alapú élet alapjait biztosítják. A Földet csak úgy tudjuk elhagyni, ha ezeket a körülményeket mesterségesen megteremjük.
Másik lehetőség lenne, hogy egy jól pozicionált féreglyukkal rögtön egy olyan bolygón landoljunk, ahol a földivel azonos feltételek adottak. Ám a féreglyukak hiányában egy ilyen utazásra magunkkal kell vinnünk a földi léthez hasonló mikrokörnyezetet - kivéve, ha úticélunk egy lakható bolygó, ahol nincs szükségünk a mesterséges környezetre. Ha viszont olyan bolygót célzunk meg, ahol nincsenek meg a földi lét szerinti életfeltételek, akkor vagy az utazáshoz használt járműben kell maradnunk, vagy ott helyben építünk tágasabb mesterséges környezetet. Az építőanyagot magunkkal vinni – jelen tudásunk szerint – roppant költséges lenne, ezért célszerű olyan bolygót választani, ahol az építkezéshez szükséges anyag a előállítható a helyben található alapanyagokból.

Az építőanyagok kérdésköre csak az egyik – talán nem is a legnagyobb – megoldandó probléma. Hosszabb utazáshoz biztosan szükség lesz mesterséges gravitációra. Az eddigi tapasztalatok azt mutatják, hogy a mikrogravitációban (súlytalanságban) eltöltött hosszabb idő után az emberi test súlyos degenerációja következik be. Az izmok leépülnek, a keringés módosul, a belső szervek átalakulnak. A szív gömb alakúvá deformálódik, a tartószerkezeti szerepű csontok, mint például a gerinc, megnyúlnak és feloldódnak. Nemcsak gravitációra, de a környezetünket alkotó elemekre is szükségünk van. Tűz, víz, föld, levegő. Fa, fém, kő. Régen így gondolták, ma már periódusos rendszerben tudjuk az elemeket. A legfontosabbak a biogén elemek, melyek közül elsődleges a szén, hidrogén, oxigén, nitrogén, kén, foszfor, hiszen az élő sejtek 99%-át alkotják.

Ezek vegyületei közül elég, ha csak a levegőre gondolunk, melynek létrehozása és fenntartása is hatalmas kihívást jelent az űrben. Az oxigént jelenleg víz formájában viszik az űrállomásra, míg a nitrogént elemi formában, nagy nyomású tartályokban szállítják. Az alapvető kémiai elemeket, amelyek az ember létezéséhez szükségesek, nem lehet a semmiből előállítani: vagy magukkal kell vinni azokat, vagy olyan technológiát kell kifejleszteni, ami ezeket a bolygóközi térből hatékonyan összegyűjti. 2011-ben találtak először oxigént a világűrben, ugyanakkor a víz mint elem, amiből előállítható oxigén, a naprendszer több bolygóján is bizonyíthatóan jelen van. 2016 januárjában kimutatták, hogy a Pluto felszínén is nagy mennyiségben található vízjég, valamint metán, széndioxid és nitrogén.8 Nem csak az alapanyagok okoznak fejtörést, legalább ekkora probléma az emberi test kipárolgása során keletkező körülbelül 400 féle vegyület, amelyet a kilélegzett szén-dioxiddal egyetemben ki kell vonni a mesterséges légkörből. És még nem beszéltünk se a meteoritok, se az UV sugárzás elleni védelemről, ami a Földön természetes, de a világűrben súlyos veszélyt jelentenek.9

Apollo parancsnoki modul


Az űrépítészet alapjai

A megoldandó feladatokat – az építészet földi értelmezéséhez hasonlóan – feloszthatjuk esztétikai, funkcionális, szerkezeti, gépészeti problémakörökre. A szerkezeti szerepkör annyiban tér el a földitől, hogy a bolygóközi/csillagközi térben mikrogravitációval kell számolni, viszont az elérni kívánt bolygó gravitációját is figyelembe kell venni. Egy alacsony gravitációjú bolygón sokkal hatékonyabb anyagfelhasználással építhetnénk, mint itt a Földön. Egészen alacsony, mikrogravitáció esetén hatalmas lebegő struktúrákat lehetne hatékonyan építeni és mozgatni. Ugyan nem az alacsony gravitáció miatt, de a NASA kutatói, Dale Arney és Chris Jones a Vénusz zord felszíne fölé javasolnak felhővárost telepíteni.10 Héliummal töltött léghajók összeépítésével képzelik el a lebegő város létrehozását. A szerkezet nagyban függ majd az építőanyag előállításától, akár 3D nyomtatással, akár nanotechnológiával gyártunk.

Földi körülmények között a szerkezeti szerepet kiegészítő gépészeti rendszerek alapvetően szállító, elosztó rendszerek. Az alapanyag, a víz, a gáz, az elektromosság rendszerint közösségi hálózatból érkezik. Ritkább esetben az alapanyagokat a helyszínen állítjuk elő vagy ott tároljuk. Űrbéli körülmények között alapfeladattá válik az alapvető nyersanyagok előállítása és/vagy tárolása is. Az űrhajónak vagy űrbázisnak önmagát szabályozó rendszerként kell viselkednie, ami hasonlatos a bioszférához, melynek működése nem sokban különbözik az élő szervezetekétől.

Egy űrhajó élete: a biomechanoid, avagy mi is az élet?

A biológiai definíció szerint az élet fő jellemzői az anyagcsere, a homeosztázis és a reprodukció. A NASA szerint minden önfenntartó, darwini evolúcióra képes kémiai rendszer életnek tekinthető.11 Számtalan definíció létezik, de egyik sem definiálja maradéktalanul az élet fogalmát. Vannak kivételek. A vírusok egy része például nem végez anyagcserét, az öszvér nem tud szaporodni, mégis nehéz lenne tagadni, hogy élőlény. És mi a helyzet a Földdel? Tekinthetünk rá élőlényként? James Lovelock a NASA megbízásából a Marson lehetséges életet kutatta, amikor megalkotta a Gaia-elméletet, mely a Földet mint élőlényt mutatja be.12 Az elmélet szerint a bioszférára homeosztatikus rendszerként képes fönntartani dinamikus életfeltételeit.

Nem egyértelmű, hogy az egész Földet egyetlen élőlénynek tekintsük, holott az emberi testhez hasonlóan tartalmaz szerves (élő) és szervetlen (élettelen) anyagokat. Míg a bioszféra önfenntartó képességét könnyű belátni, az anyagcserét és az önreprodukciót már nehezebb. Az anyagcsere nem feltétlenül önálló életkritérium, hiszen nem szolgál mást, minthogy az élőlényt a létezéshez, mozgáshoz szükséges energiával lássa el. A Föld látszólag nem folytat anyagcserét, hiszen csak az űrből befelé érkeznek testek, viszont kifelé nem távoznak. De biztosak vagyunk ebben? Nem távozik anyag, amikor kisbolygóval ütközik? Lehet, hogy ezek az ütközések csak az emberi élet idődimenziója miatt tűnnek ritkának, de valójában nem azok?

Az önreprodukció is hasonlóan kérdéses terület. A kutatók egyre biztosabbak abban, hogy a baktériumok túlélhetik az űrben való utazást. (Lásd a NASA ilyen irányú kísérleteit: Biopan, MarsTox és ALH84001 meteorit) Ha egy ütközéskor az élet csírája távozik a Földről, és egy másik bolygón landol, amelyen adottak a szén alapú élet feltételei, ott nagy valószínűséggel kifejlődik az élet. Ebben az esetben nem a Föld önreprodukciójával állunk szemben? Ha el is fogadjuk, hogy néhány, amúgy is spártai életmódhoz szokott baktérium életben marad az űrben, annyit kijelenthetünk, hogy a szén alapú létformák számára meglehetősen zord környezetet jelent a világűr. Így, ha élőlényként vízionáljuk az űrépítészetet, jobb lesz, ha nem szén alapú életformák után nézünk.

Éppen ilyen létformákat keres Lee Cronin kutatócsoportja.13 Szervetlen anyagokat vesz rá arra, hogy az élő sejtekhez hasonlóan növekedjenek, sőt versengjenek egymással a nyersanyagokért. A nem szén alapú élet a természetben is felbukkan: a kaliforniai Mono-tóban talált baktérium például foszfor helyett arzént használ DNS-e felépítéséhez. A nem szén alapú élet felfedezésével/megteremtésével lehet, hogy közelebb kerülünk a Moya űrhajóhoz.14

A meghajtás problémája újabb fizikai korlátokba ütközik. A jelenleg ismert rakétameghajtások jelentős hajtóanyag felhasználással járnak. Ha ezt vesszük alapul, akkor a hajtóanyag előállítása és tárolása óriási erőfeszítést igényel. Egyelőre az egyetlen alternatíva a kis hajtóanyag igényű ion hajtómű, ám csillagközi utazásokhoz rendkívül kicsi tolóereje miatt nem feltétlenül használható. Ennek megoldására vannak kezdeményezések, mint a Qdrive, amely hajtóanyag nélküli meghajtást ígér, de ezek még kezdeti fázisban vannak. Az ilyen irányú technológiák egyrészt még fejletlenek, másrészt olyan távolságokat kell leküzdeni velük, amelyhez a fénysebesség is kevés. Kézenfekvő a féreglyuk alapú utazás feltételezése, amely a tér görbületével operálva az egymástól távol eső pontokat közel hozza.

Ha az űrépületnek hasonlóan kell működnie egy élő szervezethez, beleértve az anyagcserét, belső hőmérsékletek és állapotok fenntartását, a különböző folyamatok önszabályozását, valamint az önreprodukciót is, akkor jogosan feltételezhetnék, hogy élőlény, még ha nem is szén alapon. Az űrkutatás eddigi története példákat ad arra, hogy létre lehet hozni ilyen komplex rendszerként működő mikrokörnyezetet. Csakhogy eddig mindent barkácsoláshoz hasonlatos technológiákkal állítottak elő, ami rengeteg hibalehetőséget foglal magában. Gondoljunk az Apollo-1 balesetére, ami azért következett be, mert tiszta oxigén volt az űrkabin belsejében, egy légtérben a szikrakeltésre alkalmas kábelekkel. Mindemellett, még az ajtót is csak befelé tudták volna az űrhajósok nyitni, azonban a megnövekedett nyomás miatt erre már képtelenek voltak.15


Spiderfab: Az űrben működö, NASA által támogatott 3d nyomtató



Mit kell tudnia az űrépítészetnek? Szabályok biomechanoidoknak

Mindez megváltozna, ha emberi beavatkozás nélkül jönnének létre ezek az eszközök. Miért barkácsolnánk, ha a biomechanoid mindent biztosít, amire szükség van az űrbéli léthez? Egyesíti a három szerepkört: a szerkezetit, a funkcionálist és a gépészetit. Genetikai kódja szerint növekszik, sejtjei differenciálódásával alakít ki szövetein belül szállító rendszereket, tartószerkezeti vázat. Az anyaga szükség szerint differenciálódik, a külső burok ellenállóképességét fémként teljesíti, ahol átlátszóságra van szükség, ott üvegként, ahol természetességre, ott faként és így tovább. A tároló és átalakító egységek mint különféle szervek helyezkednek el benne. Anyagcseréje révén képes a növekedésre és funkcionális egységeinek kiterjedésének növelésére vagy csökkentésére is. A növekedéshez szükséges anyagcsere ugyanakkor képes leállni, amikor nincsen rá szükség. A homeosztázis képessége révén biztosítja az ember számára a megfelelő körülményeket. Az emberi beavatkozás a nanorobot lények genetikai programozásában, illetve a nyersanyagok feltöltésében merülne ki.

Az űrépületnek rendelkeznie kell tehát egy nyersanyag felvételi/leadási, valamint egy programozási interfésszel, ahol a nanorobotokat beprogramozhatjuk, hogy mit építsenek. Ugyanakkor működés közben már tanulásra képes rendszerként viselkedik. Összegezve, az űrépítészetnek biztosítania kell a sugárzások és a meteoritok elleni védelmet; biztosítania kell önmagán belül a földihez hasonló gravitációt; olyan mesterséges bioszférát kell fenntartani, amelyben megtermelhetők az ember táplálásához szükséges élőlények. Biztosítania kell a meghajtás és a manőverezés képességét. Azért, hogy a használati igényekhez megfelelően fejlődjön, az épület is öntudattal rendelkezik.

Alkalmazkodóképessége kétféle: előre programozott, ami az adott helyzetekre az előre meghatározott választ adja, és intelligens – felismeri a helyzetet és annak megfelelően kreatívan reagál (önálló problémamegoldás). Egy mesterséges intelligenciának meg kell határoznunk olyan peremfeltételeket is, amelyek biztosítják, hogy ne forduljon ellenünk. Isaac Asimov annak idején megírta a robotika törvényeit, ezeket kell adaptálni intelligens épületre. Az építészeti robotika három alaptörvénye:

  1. az épületnek gondoskodnia kell az ember életfeltételeiről
  2. a levegő, a víz és az elektromosság biztosításáról
  3. az épület nem okozhat kárt emberi lényben, vagy nem tűrheti tétlenül, hogy emberi lény bármilyen kárt szenvedjen.

A épület engedelmeskedni tartozik az emberi lények utasításainak, kivéve, ha ezek az utasítások az első törvény előírásaiba ütköznének. Az épület tartozik saját védelméről gondoskodni, amennyiben ez nem ütközik az első vagy második törvény bármelyikének előírásaiba.

 

3D Printed Habitat Challenge pályázat, a Foster and Partners terve, 2015


Biomechanoid versus Le Corbusier

A biomechanoid technológia hatalmas változásokat fog elindítani a jövőben. Minden technológiai váltás új lehetőségeket teremt és új építészeti nyelvet generál. Elvileg a technológiából következik az is, hogy milyen változásokat fog okozni. Le Corbusier öt pontja sem más, mint a vasbeton építészet milyenségének előrejelzése. Azonban a pontok megfogalmazásakor annyira lelkesedett a technológia iránt, hogy csak a vélt pozitívumokat fogalmazta meg. Vegyük sorra, hogy az előrejelzésből mi vált be. (Ezen a helyen A jövő nagyvárosai című könyvben megjelent verzióra reflektálok.)

  1. "A teherhordó funkciók (pillérek és gerendák) és a hordozott részek (kitöltő vagy válaszfalak) szétválnak; a vázszerkezet független lesz (acél vagy vasbeton); pontalapon nyugszik a föld alatt, és nincs szüksége a hagyományos alapfalakra."16 A tartószerkezet és a kitöltőfalak elválasztása nem új dolog, gondoljunk csak a fachwerk építészetre.
  2. "A homlokzat, mivel nincs többé semmiféle kötelező teherhordó szerepe, úgy tekinthető, mint egy egyszerű hártya." A teljesen üvegezett homlokzat fenntarthatósági szempontok miatt a 21. században túlhaladottá válik, míg a teljesen szabad homlokzatok ára a pillérek hátrébb húzása, ami alaprajzi kötöttségeket hoz magával.
  3. "Mivel az épület független vázszerkezete a talajra csak néhány ponton támaszkodik (pillérek), (...) szabaddá válik az épületek alatti terület." A lábakra állított épület alatt sötét kihasználatlan terek jönnek létre, ahonnan még a növények is kipusztulnak.
  4. "A fából ácsolt tetőszerkezeteket ezen túl vasbeton teraszokkal lehet helyettesíteni, amelyeknek felülete értékes felhasználási lehetőségekkel kecsegtet." A lapostető szintén nem váltotta be a hozzá fűzött reményeket, sőt statisztikailag kimutatható, hogy az emberek még mindig jobban ki tudják használni a magastetőket, mint a lapostetőket, hiszen a magastető minden további beavatkozás nélkül alkalmas például tárolásra, a lapostető viszont csak plusz költséggel alakítható tetőterasszá.
  5. "A konstrukciók belsejében - amelyet csak a tágas közökben elhelyezett pillérek foglalnak el – az alaprajz teljesen szabad, a függőleges elválasztásoknak (válaszfalaknak) nem kell emeletenként egymás fölé kerülniük, ahogy ezt a teherhordó falak rendszere eleddig megkívánta." A szabad alaprajz hamis ígéret. Az alaprajz nem szabad, ha pillérekhez kell igazodnia.

Az öt pont valójában egyetlen vágyat bont ki többféleképpen: a kötöttségektől mentes alaprajzot és homlokzatot. Az alaprajz akkor lehet teljesen szabad, ha a gravitációt túlléphetjük, tehát az öt pont valójában az űrben való építés vágyát fogalmazza meg. Néhány példán keresztül nézzük meg, hogy az űrépítészeti tervek mennyire használják ki, és mennyire élnek az eltérő légkör és gravitáció lehetőségeivel. Rengeteg elképzelés, terv született már az űrbéli építkezésre. A már említett egyik lehetőség a bolygóközi vagy csillagközi térben létező űrhajók, űrbázisok építése. A másik lehetőség az aszteroidákon, bolygókon történő építkezés. Ha olyan bolygót célzunk meg, amelyen a Földhöz hasonló körülmények uralkodnak, akkor egyszerű az építés. A zord bolygókon viszont egy külvilágtól elzárt, mesterséges környezetet biztosító bázist kell építeni. Lehetőségként ott van a bolygók terraformálása, amely sok kutató fantáziáját mozgatta már meg. A példákat az utóbbi néhány évben született tervek közül választottam. A három példa közül kettő bolygókra épít, míg a harmadik a terraformálás témakörét is érinti.


Önmagát építő holdbéli gyár, NASA Conference Publication, 1982


Az űrépítészet kortárs formái

A Holdkolonizációra az 1950-es évektől kezdve több terv született, majd az Apollo-program leállításával a téma háttérbe szorult. Azonban az űrkutatással komolyan foglalkozó országok újbol felvették célkitűzéseik közé egy állandó holdbázis építését. Az ESA (Európai Űrügynökség) megbízásából a Foster & Partners egy konzorcium tagjaként kezdte kidolgozni a holdi építkezés legújabb technológiáját.17 A projekt nem elméleti tanulmány, olyan technológiákra alapozza a terveket, amelyek jelenleg is elérhetők. Az elképzelések szerint az űrbázis leginkább egy földházhoz hasonlítana. Először egy alapegységet és robotokat küldenének föl. A robotok feladata, hogy a cső formájú lakómodult betemessék, így az átalakul dombházzá. A holdpor (regolit) domb funkciója, hogy védelmet nyújtson a mikrometeoritok és a sugárzás ellen. Hőtároló képessége segít a bázis hőmérsékletének fenntartásában. Autonóm 3D nyomtató robotokkal építik a regolit felhasználásával készülő dombot. A lánctalpas robotok kötőanyaggal kevert regolitot nyomtatnak rétegről rétegre, az így keletkező sejtszetű üregeket pedig kezeletlen regolittal töltik meg. Az első modul elkészülte után az állomás tovább bővíthető.

A korábbi tervekhez képest a regolitdomb több, korábban figyelmen kívül hagyott problémára (meteoritok, sugárzás) megoldást kínál. Azonban mesterséges gravitáció létrehozására még nincsen használható megoldás. Az űrhajósok számára a földi gravitációhoz hasonló mesterséges gravitáció létrehozása lenne a cél, az építéshez, struktúrák létrehozásához viszont kifejezetten előnyt jelentene a kis gravitáció. A tervek ezt még nem használják ki, így ennek a koncepciónak az újdonsága a regolit burok építése. Aktualitása pedig az, hogy ma már racionálisan megvalósíthatóak a tervben használt autonóm robotok.

A másik célpont a Mars. A NASA 2015-ben kiírt pályázatának (3D Printed Habitat Challenge) nyertese, a jég ház is kihasználja a 3D nyomtatás lehetőségét.18 A legtöbb pályázó a marsi port felhasználva hozott létre struktúrákat, itt azonban az alapanyag a jég. A ház helyszínének olyan területet választottak, ami bővelkedik jégben, mely épített struktúraként előnyökkel bír a marsi regolitot felhasználó dombházakkal szemben. A jég beengedi a fényt, így kellemesebb lakókörnyezetet nyújt, emellett védelmet ad a sugárzások ellen. Először egy kapszula landol. A jégház automatizáltan készül, mire a földi legénység megérkezik. Legkülső rétege egy ETFE kupola, mely a jégkupola védelmét biztosítja. A jégkupolán belül még egy aerogél kupola is készül, ez megfelelő hőszigetelést nyújt a legbelül elhelyezkedő lakókapszula számára. A holdi dombházhoz hasonlóan itt sem hallunk arról, hogy kihasználnák a marsi kisebb gravitáció (a földi egyharmada) nyújtotta lehetőségeket. A terv érdekes vetülete, hogy hangsúlyt fektet a designra is, ez a korábbi űrbázis tervekre nem volt jellemző. Eddig a henger, mint a rakétával legkönnyebben szállítható test határozta meg az űrbázisok formáját. A helyben megtalálható anyagokkal történő 3D nyomtatás viszont lehetőséget ad az űrbázis megformálására. A terv a holdbázissal ellentétben ezt nagyon jól használja ki.

A Mars terraformálásával foglalkozik a harmadik példa, amely a 2010-es eVolo felhőkarcoló-pályázatra készült.19 A Mars terraformálásának gondolata nem új: a Vénusz mellett ez az a bolygó, melynek átalakítására már több konkrét tervet is kidolgoztak a kutatók. Az ötletek a felszín bombázásától kezdve, a légkör tükrökkel való felmelegítésén át a szén-dioxidot okádó gyárakig, széles skálán mozog. Ezt az utóbbi megoldást javasolja a terv is. Első fázisban olyan gyárak telepítését javasolja, melyek egyetlen feladata, hogy a Marson található anyagok égetésével üvegházhatású gázokkal telítse a légkört, hogy megindulhasson a bolygó felmelegedése. A második fázisban következne a növények telepítése, amik megteremtik a feltételeket a természetes bioszféra kialakulásához, ami alkalmas lesz az ember letelepedésére.

Felfújható holdbázis tanulmányterve, NASA, 1989


A világűr benépesítése: otthon, édes otthon...

Kérdés, hogy egyáltalán miért akarnánk elhagyni a Földet, miért nem jó itt nekünk? Természetesen tökéletesen jó itt, vagyis jó lenne, ha nem szennyeznénk szét a környezetünket, s ezzel egyre élhetetlenebbé tesszük a Földet. Nem beszélve a felmelegedésről, amely katasztrófával fenyegeti az emberiséget. Reméljük, hogy nem ez lesz az űrbe költözésünk legfőbb oka. A világűr meghódításának motivációi közül eddig a tudományos-politikai volt a legsikeresebb. A hidegháború űrversengése tudott olyan politikai akaratot és pénzügyi támogatást kovácsolni, ami végül a Holdra repítette az embert. Azóta kereskedelmi célok is érvényesülni látszanak, itt elsősorban a távközlési műholdak telepítése a fő vonal. Az utóbbi két évtizedben előretört a magántőke bevonása az űrkutatásba. Ez az irány sok reménnyel kecsegtet.

Az utóbbi években megjelentek az űrturizmus és az űrbányászat beindítását tervező vállalkozások. Rengeteg pénzt fektetnek a fejlesztésekbe, így várható, hogy beindulnak ezek a tevékenységek. Az űrbányászat lehet az egyik szcenárió, amiért kolóniát fogunk létrehozni a Földön kívül. Amint kiderül, hogy nyereséges egy ilyen vállalkozás, olyan tőkegépezet indul be, hogy megállíthatatlanná válik a dolog. Az aszteroidabányászat talán teljesen automatizálható, más a helyzet, hogyha a naprendszer valamelyik bolygóján létesítünk kolóniát. Meddig biztosítható a kolónia feletti kontrol? Ha egy távolabbi bolygóra kerül kolónia, ahogy Arthur C. Clarke regényében a Titánra, akkor a távolság miatt a közvetlen kommunikáció nem lesz lehetséges, így a közvetlen kontroll sem. Mikortól válik önállóvá a kolónia?

Ahogy önálló gazdaság bontakozik ki, beindul a bolygóközi kereskedelem. A függetlenség magával hozza az önálló kultúra kibontakozását is. Lehet, hogy évszázadok múlva a kolónia gazdagabb lesz a Földnél, és az ottani építészet alig fog hasonlítani a földiéhez. Egy azonban biztos: ha a Földdel baj lesz, ha a bioszféránk lakhatatlanná válik, nem lesz az a pénz, amiért minden egyes embert evakuálni lehessen innen. Nem beszélve annak költségéről, hogy egy idegen bolygón vagy kolónián ennyi ember létét biztosítani lehessen. A leghatékonyabb megoldás mégis az, ha a tönkretett vagy túlmelegedett, lakhatatlan Földön hozunk létre mesterséges bioszférákat, melyek menedéket nyújtanak az embereknek. Tanulmányom végkövetkeztetése tehát az, hogy itt a Földön kell megvalósítani az emberi beavatkozás nélküli, magától épülő építészetet, hiszen ez lesz az a technológia, amely az emberiség túlélését segítheti.


Botzheim Bálint


A Régi-új Magyar Építőművészet 2016/5. számának Utóirat mellékletében megjelent szöveg továbbdolgozott változata. A tanulmány a MOME Doktori Iskola keretein belül készült. Témavezetők voltak: Turányi Gábor 2013-14, Janesch Péter 2015, Marián Balázs 2016-


Jegyzetek

1 L. Montemayor, L. Meza, J.R. Greer: Design and Fabrication of Hollow Rigid Nanolattices Via Two-Photon Lithography Advanced Engineering Materials 16 (2), 184-189 (2014)
2 Dieter B. Hermann: Az Égbolt felfedezői, Gondolat 1981
3 Giordano Bruno: Két párbeszéd, Magyar Helikon 1972
4 Galántai Zoltán: Marscsatornák, idegen világok, angyalok, földönkívüliek. A földönkívüli élet kutatásának kultúrtörténete. In: Ponticulus Hungaricus, XVIII. évfolyam 7–8. szám, 2014. július-augusztus
5 Papp Dezső: Élet a csillagokon, Gondolat, 1945
6 A felfedezés (2014) a R. Brent Tully által vezetett kutatócsoporthoz fűződik
7 Ez alól az egyik kivétel a Csillagok között c. sci-fi, amely a kolonizációra alkalmas bolygók keresését jelenlegi ismereteinkhez hűen ábrázolja.
8 http://www.nasa.gov/image-feature/pluto-s-widespread-water-ice
9 https://en.wikipedia.org/wiki/International_Space_Station
10 http://spectrum.ieee.org/aerospace/space-flight/nasa-study-proposes-airships-cloud-cities-for-venusexploration
11 Carl Sagan: Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space, New York: Random House, 1994
12 J. E. Lovelock: Atmospheric homeostasis by and for the biosphere: the Gaia hypothesis, Boston, 1972
13 http://www.ted.com/talks/lee_cronin_making_matter_come_alive
14 https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Farscape_characters#Moya
15 https://history.nasa.gov/Apollo204/summary.pdf
16 Le Corbusier: A jövő nagyvárosai, Bp. Gondolat, 1968
17 https://www.fosterandpartners.com/projects/lunar-habitation/
18 https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/centennial_challenges/3DPHab/2015winners.html
19 http://www.evolo.us/competition/nomad-terraforming-mars/

 

 

 

vélemény írásához jelentkezzen be »