Luna: Měsíc na Zemi

6. března MIT zahájila svou první lunární misi od éry Apollo, vyslala tři užitečná zatížení — AstroAnt, 3D kameru RESOURCE a HUMANS nanowafer — do jižní polární oblasti Měsíce. Mise probíhala z Luny, řídícího střediska navrženého studenty a fakultou Katedry architektury MIT ve spolupráci s MIT Space Exploration Initiative, Inploration a Simpson Gumpertz and Heger. Je instalováno v přízemní galerii MIT Media Lab a je veřejnosti přístupné jako součást Artfinity, festivalu umění MIT. Instalace umožňuje návštěvníkům sledovat práci operátorů užitečného zatížení a pomocí virtuální reality interagovat se softwarem používaným pro misi.

Ústřední centrum pro operace mise, řídící středisko, je strukturálním a koncepčním úspěchem, vyvažujícím technické výzvy s vizí pohlcujícího zážitku a výsledkem multidisciplinárního přístupu. „Toto bude náš Měsíc na Zemi,“ říká Mateo Fernandez, student třetího ročníku MArch a 2024 MAD Design Fellow, který navrhl a zkonstruoval Lunu ve spolupráci s Nebyu Haile, doktorandem v programu Stavební technologie na Katedře architektury, a Simonem Lesina Debiasim, výzkumným asistentem v programu SMArchS Computation a členem Self-Assembly Lab. „Návrh byl určen pro lidi – aby výzkumníci mohli kdykoli vidět, co se děje, a aby diváci měli 360° panoramatický výhled na vše, co se děje,“ vysvětluje Fernandez. „Klíčovou vizí týmu bylo vytvořit řídicí středisko, které by se odklonilo od tradičního, uzavřeného modelu – takové, které by místo toho pozvalo veřejnost k pozorování, kladení otázek a zapojení se do mise,“ dodává Haile.

Studenty v tomto projektu vedli Skylar Tibbits, zakladatel a spoluředitel Self-Assembly Lab, docent výzkumu designu a asistent ředitele pro vzdělávání v Morningside Academy for Design (MAD); J. Roc Jih, docent praxe v oblasti architektonického designu; John Ochsendorf, profesor MIT z roku 1942 s jmenováním na Katedře architektury a stavebního a environmentálního inženýrství a zakládající ředitel MAD; a Brandon Clifford, docent architektury. Tým úzce spolupracoval s Cody Paigeovou, ředitelkou Space Exploration Initiative v Media Lab, a jejími spolupracovníky, zdůrazňujíc, že se „snažili udržet vše velmi minimalistické, velmi jednoduché, protože na konci dne,“ vysvětluje Fernandez, „jsme chtěli vytvořit design, který umožní výzkumníkům a misi zazářit.“

„Tento projekt vznikl z kurzu Vesmírná architektura, který jsme společně s Cody Paigeovou a astronautem a fakultním členem MIT AeroAstro [Katedra leteckého a astronautického inženýrství] Jeffem Hoffmanem vyučovali v podzimním semestru,“ vysvětluje Tibbits. „Mateo byl součástí tohoto studia a odtud nás Cody pozvala k navržení projektu řídícího střediska mise. Poté jsme přivedli na palubu Mateoa, Simona, Nebyua a zbytek projektového týmu.“ Podle Tibbitse „tento projekt reprezentuje etos mysli a rukou MIT. Spolupracovali jsme s designéry, architekty, umělci, experty na výpočty a inženýry, což odráží polymatickou vizi – levá hemisféra, pravá hemisféra, kreativní a technické dohromady, aby to bylo možné.“

Luna byla financována a informována programem Professor Amar G. Bose Research Grant Program Tibbitse a Jiha. „J. Jih a já jsme prováděli výzkum pro grant Bose kolem bazaltu a konstrukce z jednoho materiálu,“ říká Tibbits a dodává, že „prozkoumali jsme pěnové skleněné materiály podobné pemze nebo pěnovému bazaltu, které jsou také podobné lunárnímu regolitu.“ „FOAMGLAS se typicky používá k izolaci, ale má různorodé aplikace, včetně přímého kontaktu se zemí a vnějších stěn, s vysokými akustickými a tepelnými vlastnostmi,“ říká Jih. „Pomohli jsme Mateovi pochopit, jak se materiál používá v dnešní architektuře a jak by mohl být použit v tomto projektu v souladu s naší prací na nových materiálových paletách a technikách konstrukce z jednoho materiálu.“

Další financování pocházelo od Inploration, projektu vedeného kreativním ředitelem, autorem a kurátorem Lawrencem Azerradem, stejně jako expedicionářskou umělkyní, kurátorkou a analogovou astronautkou Richelle Ellisovou, a společností Comcast, členskou společností Media Lab. Bylo také podporováno Akademií Morningside pro design MIT prostřednictvím Fernandezova stipendia Design Fellowship. Další podporu poskytli členové průmyslu, jako je Owens Corning (stavební materiály), Bose (komunikace), stejně jako členské společnosti MIT Media Lab Dell Technologies (operační hardware) a Steelcase (operační sedadla).

Měsíc na Zemi

Ačkoli lunární mise předčasně skončila, tým říká, že dosáhl úspěchu v návrhu a konstrukci řídícího střediska, které ztělesňuje přístup MIT k designu a schopnost zkoumat nové technologie při zachování jednoduchosti. Luna vypadá jako variace Měsíce, nabízí různé perspektivy kulatého nebo srpového tvaru Měsíce v závislosti na pozici diváka.

„Pozoruhodné je, jak blízko je konečný výstup k Mateovým původním náčrtkům a vykreslením,“ poznamenává Tibbits. „To se často nestává – aby se konečný postavený projekt tak přesně shodoval s původním záměrem designu.“

Celá konstrukce Lunu je postavena z FOAMGLASu, odolného materiálu složeného ze skleněných buněk, obvykle používaného k izolaci. „FOAMGLAS je zajímavý materiál,“ říká Lesina Debiasi, který podporoval výrobní úsilí a zajistil rychlý a bezpečný proces. „Je relativně odolný a lehký, ale lze jej snadno rozdrtit ostrým okrajem nebo čepele, což vyžaduje pečlivé řízení každého kroku výrobního procesu – řezání, texturování, těsnění.“

Fernandez, jehož zkušenosti s designem byly ovlivněny myšlenkou, že „jednoduché kroky“ jsou nejsilnější, vysvětluje: „Dáváme druhý život materiálům, které se nepovažují za stavební… a myslím, že je to účinná myšlenka. Zde nepotřebujete dřevo, beton, výztuž – můžete stavět pouze z jednoho materiálu.“ Zatímco vnitřek kupolové konstrukce je hladký, vnější strana byla ručně texturována tak, aby evokovala bazaltovitý povrch Měsíce.

Lehká pórovitá skleněná pěna vyrobená společností Owens Corning, která sponzorovala část materiálu, je nečekanou volbou pro kompresní konstrukci – typ architektonického designu, kde je stabilita dosažena přirozenou silou komprese, obvykle implikující těžké materiály. Řídicí středisko nepoužívá spoje ani další podpěry a závisí na přesném umístění, velikosti a hmotnosti jednotlivých bloků, aby vytvořilo stabilní tvar z řady oblouků.

„Tradiční kompresní konstrukce se spoléhají na svou vlastní hmotnost pro stabilitu, ale použití materiálu, který je více než 10krát lehčí než zdivo, znamenalo, že jsme museli vše přehodnotit. Bylo to o nalezení dokonalé rovnováhy mezi designovou vizí a strukturální integritou,“ říká Haile, který byl zodpovědný za strukturální výpočty pro kopuli a její podporu.

Komprese závisí na gravitaci a nebyla by životaschopnou konstrukční metodou na samotném Měsíci. „Stavíme s využitím fyziky, zatížení, konstrukcí a rovnováhy, abychom vytvořili věc, která vypadá jako Měsíc, ale závisí na silách Země, aby se postavila. Myslím, že si to lidé zpočátku nevšimnou, ale je na tom něco drzé a ironického,“ svěřuje se Fernandez a uznává, že projekt spojuje historické stavební metody se současným designem.

Umístění a účel Luná – jak pracovní prostor, tak instalace zapojující veřejnost – znamenalo vyvážení soukromí a transparentnosti pro dosažení funkčnosti. „Jedním z nejdůležitějších prvků designu, které odrážely tuto vizi, byla otevřenost kopule,“ říká Haile. „Od začátku jsme úzce spolupracovali, abychom našli správnou rovnováhu – upravili jsme úhel a velikost otvoru, aby se prostor cítil vřele, přičemž stále nabízí určité soukromí těm, kteří uvnitř pracují.“

Síla spolupráce

S materiálem FOAMGLAS musel tým vymyslet výrobní proces, který by dosáhl počáteční vize a zároveň si udržel strukturální integritu. Zdroj materiálu s radikálně odlišnými vlastnostmi ve srovnání s konvenční konstrukcí znamenal úzkou spolupráci na inženýrské frontě, přičemž lehká povaha pórovité skleněné pěny vyžaduje kreativní řešení problémů: „Co se v digitálních modelech jeví jako dokonalé, se do skutečného světa ne vždy bezproblémově přenáší,“ říká Haile. „Sklon, křivky a celková geometrie přímo určují, zda kopule bude stát, což vyžaduje, aby Mateo a já pracovali synchronně od samého začátku do konce konstrukce.“ Zatímco inženýrství primárně vedl Haile a Ochsendorf, strukturální návrh byl oficiálně přezkoumán a schválen Paulem Kassabianem ve společnosti Simpson Gumpertz and Heger (SGH), čímž se zajistila shoda s inženýrskými normami a stavebními předpisy.

„Nikdo z nás předtím s FOAMGLASem nepracoval a museli jsme přijít na to, jak jej nejlépe řezat, texturovat a těsnit,“ říká Lesina Debiasi. „Protože každá řada se skládá z odlišného tvaru bloku a specifických úhlů, zajištění přesnosti a opakovatelnosti napříč všemi bloky se stalo hlavní výzvou. Protože jsme museli každý jednotlivý blok řezat čtyřikrát, než jsme dokázali drážkovat a texturovat povrch, bylo zásadní vytvořit bezpečný výrobní proces a zmírnit rozptyl prachu,“ vysvětluje. „Práce uvnitř stanu, s osobními ochrannými prostředky, jako jsou masky, štíty, obleky a rukavice, umožnily pracovat s tímto materiálem po delší dobu.“

Kromě toho výroba zaváděla malé chyby, které ohrožovaly strukturální integritu kopule, což vedlo k praktickému experimentování. „Řídicí středisko je postaveno z 12 oblouků,“ vysvětluje Fernandez. „Když se jeden z oblouků uzavře, stane se stabilním a můžete přejít k dalšímu… Jdete ze strany na stranu, setkáte se uprostřed a uzavřete oblouk pomocí speciálního bloku – klínového kamene, který byl řezán na míru,“ říká. „V rozhovorech s našimi poradci jsme se rozhodli zohlednit nesrovnalosti v konečném klínovém kameni každé řady. Jakmile tento zhotovený klíčový kámen zaujme své místo, síly stabilizují oblouk a učiní jej bezpečným,“ dodává Lesina Debiasi.

„Tento projekt ukázal nejlepší postupy inženýrů a architektů, kteří úzce spolupracují od počátku návrhu až po dokončení – něco, co bylo historicky běžné, ale dnes je méně typické,“ říká Haile. „Tato spolupráce nebyla jen nezbytná – v konečném důsledku zlepšila konečný výsledek.“

Fernandez, který je letos podporován stipendiem MAD Design Fellowship, vyjádřil, jak mu „stipendium dalo svobodu zkoumat jeho vášně a zároveň si udržet jeho nezávislost.“

„V jistém smyslu tento projekt ztělesňuje, co by mělo být designové vzdělávání na MIT,“ uvažuje Tibbits. „Stavíme v plném měřítku, se skutečnými omezeními, experimentujeme na hranicích toho, co známe – design, výpočetní technika, inženýrství a věda. Je to praktické, vysoce experimentální a hluboce spolupracující, což je přesně to, o čem sníme pro MAD a designové vzdělávání MIT obecně.“

„Luna, naše fyzické řídicí středisko lunární mise, zdůrazňuje neuvěřitelnou spolupráci mezi Media Lab, Architecture a School of Engineering, která přinesla naši lunární misi světu. Demokratizujeme přístup do vesmíru pro všechny,“ říká Dava Newmanová, ředitelka Media Lab a profesorka astronautiky Apollo.

Kompletní seznam přispěvatelů a podporovatelů naleznete na webových stránkách Morningside Akademie pro design zde.