TCC arqurbuvv - PROPOSTA HABITACIONAL MODULAR PARA AMBIENTES EXTREMOS TERRESTRES E EXTRATERRESTRES by Lucas Vieira

UNIVERSIDADE VILA VELHA

LUCAS LINO VIEIRA

PROPOSTA HABITACIONAL MODULAR PARA AMBIENTES EXTREMOS TERRESTRES E EXTRATERRESTRES

Vila Velha 2020

LUCAS LINO VIEIRA

PROPOSTA HABITACIONAL MODULAR PARA AMBIENTES EXTREMOS TERRESTRES E EXTRATERRESTRES

Trabalho de Conclusão de Curso submetido à Universidade

Vila

Velha

como

pré-requisito

necessário para a obtenção do Grau de Bacharel em Arquitetura e Urbanismo. Sob a orientação do Professor Clóvis Aquino de Freitas Cunha.

Vila Velha 2020

LUCAS LINO VIEIRA

PROPOSTA HABITACIONAL MODULAR PARA AMBIENTES EXTREMOS TERRESTRES E EXTRATERRESTRES

Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado à Universidade Vila Velha, como requisito parcial para obtenção do grau em Arquitetura e Urbanismo. Aprovado em 10 de

Vila Velha 2020

dezembro de 2020.

Dedico este estudo: aos meus pais, PatrĂcia e Gilson a minha avĂł, Maria Elisa a minha namorada, Cyntia Pereira e ao meu orientador, Prof. Clovis Aquino

Resumo

2020 marca o início de uma década de renovação para missões espaciais, e diferentes do passado, esta nova realidade possui uma abrangência muito maior, com uma diversidade muito maior de nações investindo neste setor e também com o envolvimento cada vez maior do setor privado nestas proezas. A partir deste cenário é essencial à atuação de profissionais de diversas áreas que antigamente tinha pouca ou nenhuma participação, e com a ideia de assentamentos humanos em outros corpos celestes estarem cada vez mais palpável, a arquitetura terá um papel importantíssimo em moldar e adaptar a vida humana em outro planeta e entender como ela funciona num contexto totalmente diferente do terrestre. Mas para isso é essencial olharmos para a Terra e olhar os paralelos e situações que enfrentamos em nosso planeta antes de podermos olhar para o futuro. Nesta pesquisa, baseada no trabalho de autores como Joanna Kozicka, entre outros, o autor tem o objetivo de concentrar as principais adversidades que ambientes inóspitos, tanto terrestres quanto extraterrestres, possuem e como elas afetam na habitação, olhando não apenas os fatores técnicos de se construir em tais condições, mas quais as necessidades humanas fisiológicas e psicológicas que são condicionadas por estes ambientes, esta concentração de dados foi feita através de uma pesquisa exploratória que condiz com as particularidades do tema e a partir destas informações foi proposto, a nível de estudo preliminar, protótipos de módulos habitacionais, passiveis de interconexões e capazes de formar complexos multi-modulares, específicos para locais inóspitos e que utiliza a sua arquitetura para atender diversas necessidades sóciopsicológicas que afetam o corpo humano em condições de isolamento. Palavras-chave: Habitação Modular, Ambientes Extremos, Colonização espacial.

Abstract

2020 marks the beginning of a decade of renewal for space missions, and different from the past, this new reality has a much wider scope, that is cause by a much greater diversity of nations investing in this sector and also with the increasing involvement of the private sector in these feats. Based on this scenario, it is essential to bring professionals from different areas that previously had little or no participation, and with the idea of human settlements in other celestial bodies being more and more palpable, architecture will have a very important role in shaping and adapting life on another planet and understand how it works in a totally different context that found on Earth. But for that it is essential to look at the Earth and look at the parallels and situations we face on our planet before we can look to the future. In this research, based on the work of authors like Joanna Kozicka, among others, the author aims to concentrate the main adversities that inhospitable environments, both terrestrial and extraterrestrial, have and how they affect housing, not only at the technical factors of building in such conditions, but at are the human physiological and psychological needs that are conditioned by these environments, this concentration of data was made through an exploratory research that is consistent with the particularities of the theme and from this information it was proposed, at the level of preliminary study, prototypes of housing modules, capable of interconnections and capable of to form multi-modular complexes, specific to inhospitable places and which uses its architecture to attain various socio-psychological needs that affect the human body in conditions of isolation. Keywords: Modular Habitat, Extreme Environments, Space Colonization.

LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Diagrama demostrando a quantidade de radiação cósmica recebida na superfície marciana ..................................................................................... 23 Figura 2 - Gráfico mostrando o aumento e queda das temperaturas do ar e do solo em Marte, obtidas pelo Rover Curiosity da NASA .................................... 26 Figura 3 - Arte conceitual de uma tempestade de poeira marciana ................ 27 Figura 4 - Esboços de diferentes soluções com o uso – A) Formas Adjacentes B) Complexos de edificações sob uma cobertura C) Complexo Multi-Modular 33 Figura 5 - Configuração do laminado híbrido vidro/curauá .............................. 36 Figura 6 - Conceito artístico de possíveis programas de exploração .............. 37 Figura 7 - LEAP Instalado na face leste do Mont Blanc .................................. 38 Figura 8 - Placas fotovoltaicas incorporadas no LEAP .................................... 39 Figura 9 - Diagrama com disposição de unidades modulares específicas – Módulo LEAP ................................................................................................... 40 Figura 10 - Corte esquemático de uma unidade LEAP ................................... 41 Figura 11 - Interior Unidade de Vivência – Módulo LEAP ............................... 42 Figura 12 - Interior Unidade de Descanso – Módulo LEAP ............................. 42 Figura 13 - Equipamento de comunicação de emergência em unidade LEAP 43 Figura 14 - Estação de Pesquisa Halley VI em plataforma Brunt .................... 44 Figura 15 - Disposição de módulos da estação Halley VI ............................... 45 Figura 16 - Arte conceitual da habitação MARSHA em solo marciano............ 46 Figura 17 – Representação física esquemática em escala reduzida da habitação MARSHA ......................................................................................... 47 Figura 18 - Corte esquemático da habitação MARSHA .................................. 49 Figura 19 - Arte conceitual de habitação em solo marciano proposta pelo autor ......................................................................................................................... 53 Figura 20 - Arte conceitual de habitação em ambiente de baixa temperatura proposta pelo autor – Vista Superior ................................................................ 54 Figura 21 - Arte conceitual de habitação em ambiente de baixa temperatura proposta pelo autor ......................................................................................... 55

Figura 22 - Modelo tridimensional da camada externa dos módulos............... 57 Figura 23 - Modelo tridimensional da camada externa dos módulos .............. 58 Figura 24 - Modelo tridimensional de Módulo 1-EIXO com camada externa feita a partir de composto de fibra de basalto com poliácido láctico ....................... 59 Figura 25 - Modelo tridimensional de Módulo 1-EIXO com camada externa feita a partir de material isolante térmico ................................................................ 60 Figura 26 - Modelo tridimensional da camada interna dos módulos................ 61 Figura 27 - Métodos de conexões auto-vedantes A) Proposta por Marcin Brzezicki B) C) D) E) Propostas por Joanna Kozicka ....................................... 62 Figura 28 - Modelo tridimensional de páineis de esquadrias para a habitação proposta ........................................................................................................... 62 Figura 29 - Modelo tridimensional de páineis de madeira com prateleiras embutidas e para esquadrias ........................................................................... 63 Figura 30 - Modelo tridimensional esquemático de Módulo 1-EIXO com páineis de madeira em seu interior ............................................................................... 65 Figura 31 - Desenho técnico esquemático de Módulo 1-EIXO ........................ 66 Figura 32 - Modelo tridimensional de Módulo 2-EIXOS .................................. 67 Figura 33 - Desenho técnico esquemático de Módulo 2-EIXOS...................... 68 Figura 34 - Possibilidades de disposição da habitação propostas pelo autor 69 Figura 35 - Esquema de disposição por uso em disposição de habitação proposta pelo autor .......................................................................................... 70 Figura 36 - Esquema por etapa de montagem em disposição de habitação proposta pelo autor .......................................................................................... 71 Figura 37 - Modelo tridimensional de Módulo Cama Inferior .......................... 73 Figura 38 - Modelo tridimensional de Módulo Estudo .................................... 74 Figura 39 - Modelo tridimensional de Módulo Cama Superior ....................... 74 Figura 40 - Planta Baixa tridimensional de Módulo Dormitório ........................ 75 Figura 41 - Planta Baixa Técnica Módulo Dormitório ...................................... 76 Figura 42 - Corte Esquemático tridimensional de Módulo Dormitório ............. 77 Figura 43 - Visualização Digital de Módulo Dormitório .................................... 77 Figura 44 - Corte Esquemático tridimensional de Módulo Sanitário (Vista Direita) .............................................................................................................. 79

Figura 45 - Corte Esquemático tridimensional de Módulo Sanitário (Vista Esquerda) ......................................................................................................... 80 Figura 46 - Planta Baixa tridimensional de Módulo Sanitário .......................... 81 Figura 47 - Planta Baixa tridimensional de Módulo Social ............................... 83 Figura 48 - Visualização Digital de Lobby – Módulo Social ............................. 84 Figura 49 - Visualização Digital de Sala TV – Módulo Social .......................... 85 Figura 50 - Visualização Digital de Copa – Módulo Social .............................. 86 Figura 51 - Visualização Digital de Refeitório – Módulo Social........................ 87

LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Comparação de adversidades geoclimáticas de Marte e Terra ...... 28 Tabela 2 - Tabela de referência de projeto ...................................................... 50

LISTA DE ABREVIAÇÕES ISRU – Utilização de Recursos in-situ ICE– Isolated and Confined Enviroment (Ambiente isolado e confinado)

SUMÁRIO

1. Introdução ................................................................................................... 14 1.1. Justificativas de escolha ........................................................................ 15 1.2. Objetivos .................................................................................................. 16 1.2.1. Objetivos Gerais ..................................................................................... 16 1.2.2. Objetivos Específicos ............................................................................. 17 1.3. Metodologia ............................................................................................. 17 2. Referencial de Projeto................................................................................ 19 2.1. Adversidades geoclimáticas marcianas e terrestres ........................... 21 2.1.1. Gravidade ............................................................................................... 21 2.1.2. Radiação ................................................................................................ 22 2.1.3. Densidade/Pressão ................................................................................ 24 2.1.4. Temperatura ........................................................................................... 25 2.1.5. Ventos .................................................................................................... 27 2.2. Efeitos sóciopsicológicos de períodos prolongados em ambientes confinados ...................................................................................................... 28 2.2.1. Influencia da Arquitetura......................................................................... 30 2.3. Forma e Ergonomia ................................................................................. 31 2.3.1. Layout Flexível ....................................................................................... 31 2.3.2. Referência de forma ............................................................................... 32 2.3.2.1. Formas Adjacentes.............................................................................. 33 2.3.2.2. Complexos de edificações sob uma cobertura .................................... 34 2.3.2.3. Complexo Multi-Modular...................................................................... 35 2.4. Materialidade ........................................................................................... 35 2.4.1. Polímeros ............................................................................................... 35

2.4.2. Materiais Infláveis ................................................................................... 37 2.5. Exemplos de projeto ............................................................................... 38 2.5.1. LEAP (Living Ecological Alpine Pod) – LeapFactory .............................. 38 2.5.1.1 Interior .................................................................................................. 41 2.5.1.2. Segurança ........................................................................................... 43 2.5.2. Halley VI Research Station – Hugh Broughton Architect e AECOM ....... 44 2.5.3. Marsha – AI Space Factory .................................................................... 46 2.5.3.1. Materialidade ....................................................................................... 47 2.5.3.2. Interior ................................................................................................. 48 3. Estudo preliminar ....................................................................................... 51 3.1. Programa de Necessidades.................................................................... 52 3.2. Forma ....................................................................................................... 53 3.2.1. Composição ........................................................................................... 53 3.2.2. Formato .................................................................................................. 55 3.2.3. Estrutura ................................................................................................. 56 3.2.4. Camada Externa .................................................................................... 56 3.2.4.1. Materialidade ....................................................................................... 57 3.2.5 Camada Interna ....................................................................................... 60 3.2.5.1. Personalização .................................................................................... 61 3.2.6. Módulo 1-EIXO ....................................................................................... 64 3.2.7. Módulo 2-EIXOS .................................................................................... 66 3.2.8. Disposição dos módulos......................................................................... 68 3.3. Interior ...................................................................................................... 71 3.3.1 Módulo Dormitório ................................................................................... 73 3.3.2 Modulo Sanitário ..................................................................................... 78 3.3.3 Modulo Social .......................................................................................... 81

4. Considerações Finais ................................................................................ 88

1. Introdução

1.1. Justificativas de escolha A exploração espacial está mais próxima da realidade como nunca esteve, vivemos na década em que mais houve investimentos no desenvolvimento tecnológico voltado a este setor desde a metade do século XX e, hoje, ao contrario do passado, temos o envolvimento de diversas figuras da iniciativa privada, que através de serviços como o de transporte espacial adquiriram espaço neste ramo, trazendo a possibilidade de uma futura acessibilidade de consumo a uma área inexistente de tal. Com todas estas peças em jogo e o cenário começando a se formar e após uma década em que tivemos grandes avanços em estudos de Marte, 2020 pode marcar o início da década em que, de acordo com o planejamento da SpaceX, a maior companhia privada de serviços de transporte espacial, começaremos os preparativos para que na década de 2030, colocarmos o primeiro homem no solo de outro planeta. Com esta realidade se aproximando, novos cenários aparecem no horizonte e com estes cenários, surgem problemas a serem solucionados. Tudo isso cria uma grande demanda por expertise de profissionais de áreas diversas. Um destes cenários é o do assentamento, o qual neste espectro de profissionais necessita aqueles com especialização em construção civil, que passam a ser fundamentais. Para a arquitetura, além dos desafios técnicos demandados por essa nova realidade, os quais deverão ser enfrentados, este novo paradigma tem o potêncial de mudar como percebemos arquitetura como um todo. Como descreve a Dr. Gül Kaçmaz Erk em sua pesquisa “Living in Exospace: ISS and Discovery 1“(2014), Arquitetura é integralmente dependente de contexto, uma construção é projetada para um específico sitio, com todas as suas variáveis e características levadas em conta e, apesar, de na Terra termos uma diversidade incontável, a pergunta que surge quando nos deparamos com esta dependência é como Arquitetura funciona num contexto físico diferente do da Terra, em ambientes completamente diferentes que estamos familiarizados, em que temos

nossas percepções e sentidos treinados e adaptados desde o momento que nascemos. O desafio passa não ser apenas adaptar o que temos aqui em nosso planeta, mas criar espaços e arquiteturas que requerem novas condições e funções, gerados tanto pelo ambiente dissemelhante ao que vivemos, tanto por pessoas que irão viver e que eventualmente nascerão longe de qualquer familiaridade com nossas percepções e referências, nestas novas circunstâncias (KAÇMAZ ERK, 2014). Mas para isso, devemos olhar antes para a Terra, pois muitas das adversidades que serão enfrentadas nesta nova realidade não são novidades. Nós, humanos, pela maior parte da nossa história fomos uma espécie viajante, adaptando nosso estilo de vida, nossas culturas, influenciando e modificando o ambiente em nosso entorno a cada adversidade encontrada, tendo que muitas vezes passar períodos geracionais em ambientes excessivamente longe de nossas zonas de conforto climáticas. E apesar de hoje sermos uma espécie majoritariamente sedentária, esta nossa tradição não foi perdida com o tempo, conseguimos espalhar nossas sementes por praticamente toda a superfície terrestre e apesar de escassos, nossa necessidade exploratória ainda nos empurra para os limites da capacidade humana, desde a exploração cientifica nos árticos, enfrentando temperaturas de dezenas de graus negativos até altitudes altamente acima do ideal para o corpo humano, onde até mesmo o ato de respirar torna-se uma atividade extremamente difícil. Portanto pensar em arquitetura modular que possa suprir esta verdade exposta é justificada.

1.2. Objetivos

1.2.1. Objetivos Gerais Esta pesquisa tem o objetivo de propor, a nível de estudo preliminar, um módulo habitacional que disponha das condições de habitabilidade destinadas á ocupação humana concomitantemente utilizando soluções tecnológicas para sua realização/construção e assim como propor uma que permita a sua instalação em regiões inóspitas tanto terrestres quanto extraterrestres.

1.2.2. Objetivos Específicos - Pesquisar quais as condições de habitabilidade são as mais essenciais para eliminar ou minimizar os transtornos sóciopsicológicos causados em estadias por longos períodos em situações de ICE (Isolated and Confined Enviroment) através de soluções arquitetônicas, sem prejudicar as capacidades de subsistência do módulo habitacional; - Identificar as diretrizes projetuais que possam minimizar os transtornos pela longa permanência em condições limitadas de sobrevivência; - Apontar as especificidades referentes a estrutura e a volumetria de uma arquitetura para ambientes extra-terrestres, mas que também podem ser adaptados para outros ambientes com condições extremas na Terra; - Apresentar um projeto a nível de estudo preliminar com simulação de ambientes e maquete digital e protótipo virtual.

1.3. Metodologia A fim de identificar e realizar os objetivos propostos à primeira etapa é a de pesquisa exploratória, o intuito desta etapa é a de familiarizar com o tema do estudo, esta pesquisa é feita através da coleta de dados em levantamentos bibliográficos e documentais, estudos de caso e artigos científicos e de opinião. A partir da etapa de pesquisa exploratória foi constatado que devido à particularidade do tema, o escopo de fontes de pesquisa é reduzido, portanto a pesquisa tem como referência principal o trabalho da Dra. Joanna Kozicka, “Architectural problems of a Martian base design as a habitat in extreme conditions” (2008), em sua tese de PHD, Kozicka concentra através de pesquisas multidiciplinares, toda a informação contemporânea sobre as condições

climáticas

geográficas

marcianas,

quais

dificuldades

arquitetônicas de construção no solo marciano e as necessidades fisiológicas do ser humano nestas condições. Além desta tese, foi utilizado outras fontes secundárias como o livro Living in Exospace:ISS and Discovery 1(2014) do arquiteto Dr. Gul Kacmaz Erk,

publicações em formato de artigos, dados de agências e companhias espaciais e exemplos de projetos, tanto habitações para ambientes extremos terrestres quanto conceitos de construções marcianas. Após a etapa de pesquisa, foi realizada a concepção dos módulos, as características arquitetônicas dos protótipos foram baseadas majoritariamente nos estudos da Dra. Joanna Kozicka(2008) e nos exemplos de projeto selecionados, a partir das propriedades estarem definidas, foi realizado o desenvolvimento da modelagem tridimensional digital e a renderização de imagens dos modelos.

2. Referencial de Projeto A autora Soledad Sambiasi em seu artigo “The New Space Race: 6 Challenges for Extraterrestrial Architecture”(2019) descreve, baseado em relatos de diversos arquitetos e especialistas de outras áreas, seis das dificuldades que iremos enfrentar numa futura colonização de Marte, que são elas; Eficiência Hídrica, o fator mais importante a ser levado em consideração, água não apenas é escassa em diversos exemplos em nosso planeta, mas é especialmente em planetas como Marte, que além de dispor de uma quantidade muito menor e a elevada dificuldade em sua extração, é essencial para a manutenção de sistemas de produção de oxigênio. Essa alta necessidade em sistemas essenciais para a vida humana, nos obrigará a reconsiderar setores que utilizam quantidades descomunais de água, como a agricultura, a produção de animais e a construção civil; Energia Renovável, devido a inexistência de combustível fóssil, a adaptação em toda sua totalidade para a produção de energia renovável deixa de ser uma opção para se tornar a única alternativa. Devido a sua praticidade, a energia solar é a principal candidata, forçando as estruturas a serem cada vez mais autossustentáveis energicamente; Ambientes Extremos; o fator que mais afetará tanto a volumetria e materialidade das estruturas, pois, devido a alta radiação, estas arquiteturas devem possuir micro-atmosferas, além também de afetar o processo de manufatura e construção em solo extraterrestre; Reciclagem e minimizar custos, devido ao alto custo e de energia de trazer coisas da Terra para outros planetas, todas as atividades, sejam as diárias quanto a de processos complexos como a construção civil, devem ter o desperdício minimizado da forma mais eficiente possível, no caso do último, projetos como o do Mars Colonization, sugere a utilização de robôs autônomos capazes de construir estruturas e escavações, minimizando a necessidade de energia humana em atividades braçais, e em sua tese de doutorado "Martian Architectural Solutions" , Joanna Kozicka(2008) sugere que redução de custos podem ser aplicadas utilizando dois principais métodos, deslocando estruturas leves a partir da Terra, facilitando o seu transporte e aumentando a quantidade por viagem e utilizando tecnologias ISRU (In Situ Resources Utilization), que, resumindo, seria a utilização de recursos encontrados e fabricados no próprio

astro, um aspecto essencial para a auto suficiência de um futuro assentamento longe de nosso planeta.

2.1. Adversidades geoclimáticas marcianas e terrestres Na tese de doutorado “Architectural problems of a Martian base design as a habitat in extreme conditions”(2004), escrito pela Dr. Joanna Kozicka, um estudo que usa o caso das condições extremas presente especificamente em Marte para especificar como, utilizando nossos conhecimentos e tecnologias atuais, projetar uma arquitetura human-friendly, de baixo custo e segura para regiões inóspitas. Seguindo o exemplo de Marte da autora da pesquisa, existem cinco hostilidades presentes no solo marciano que tem o poder de influência projetual nas edificações nestas condições, algumas dessas hostilidades também são enfrentados no solo terrestre, ainda que, de forma mais branda.

2.1.1. Gravidade Devido à baixa gravidade de Marte (3,711m/s²) comparada com a da Terra (9,807m/s²), de acordo com Kozicka: “A capacidade de carga e a durabilidade da construção devem ser contadas em relação a uma menor gravidade. Graças à pequena aceleração de Marte, existe a necessidade de serem construídos edifícios mais maciços do que na Terra, mesmo em terrenos suaves.” (KOZICKA, 2008, p.16)

Além de alterar a composição estrutural das edificações, a baixa gravidade presente no solo marciano também tem uma alta influência no corpo humano, afetando até mesmo como as pessoas se locomovem. Esse fator também deve ser levado em consideração, afetando diretamente a ergonomia dos mobiliários e interiores.

2.1.2. Radiação Diferente da Terra, Marte não possui uma camada de ozônio em sua atmosfera, combinada com a sua baixa densidade, sua atmosfera permite a passagem de uma quantidade de radiação muito maior comparada com a da Terra, as duas principais categorias de radiação que atingem o planeta são radiação solar e radiação espacial. Dentre as duas, a mais perigosa é a radiação solar, mesmo uma exposição por poucos minutos pode ser fatal para o corpo humano, felizmente o solo marciano recebe uma quantidade muito menor comparada com a radiação espacial, na Figura 1 pode ser observada a grande quantidade de partículas de radiação recebida deste tipo, e devido a sua natureza de estar ligada diretamente a erupções solares, sua detecção pode ser realizada com equipamentos in-loco, permitindo tempo de preparo com antecedência, mas devido a este perigo, construções em solo marciano devem essencialmente impossibilitar ao máximo a passagem de radiação ultravioleta para o interior da edificação, de acordo com Kozicka: Radiação solar é fatal, devido a isso, as pessoas devem possuir abrigos seguros. Erupções solares, que são a fonte disso, acontecem de tempos em tempos, portanto existe tempo suficiente para construir abrigos com propósitos de uso, capazes de fornecer espaço suficiente para os habitantes dos abrigos, garantindo condições de vida seguras durante os períodos de erupções solares. No entanto, é preferível que todas as partes do habitat devem ser protegidas contra a radiação solar mais prejudicial. Barreiras de proteção podem ser instaladas permanentemente ou serem temporárias e fáceis de desembrulhar. (KOZICKA, 2008, p.18)

Figura 1 - Diagrama demostrando a quantidade de radiação cósmica recebida na superfície marciana

Fonte: NASA (2002)

De acordo com estudos da ASEB, Aeronautics and Space Engineering Board(2002),

responsável

por

diversos

aspectos

pesquisa

desenvolvimento dos programas aeronáuticos da NASA, períodos muito prolongados no solo marciano podem a longo prazo, ser prejudiciais ao corpo humano devido a alta dose de radiação vindas tanto do espaço quanto do sol, confirmando o que foi dito anteriormente. Portanto para minimizar esses efeitos, barreiras devem ser utilizadas em adição aos módulos habitacionais, essas barreiras podem ser tanto permanentes, quanto temporárias, sendo utilizadas em períodos de atividades solares intensas. Para a construção dessas barreiras, é necessária a utilização de materiais ricos em hidrogênio, um recurso excelente para ser utilizada contra elementos radioativos, a forma mais fácil de obter e a mais segura é através da água, tanto em formato liquido quanto em formato sólido, é sugerido que os tanques contendo a água estejam por todo o entorno da habitação. As

temperaturas marcianas usualmente estão abaixo de 0 °C, o que torna água em formato sólido uma boa segunda alternativa, uma grossa camada de neve, ou a construção inteira feita a partir de blocos de gelo pode também servir como uma proteção externa para o habit. Tanques de água líquida, bem como coberturas de gelo, podem criar divisões. Seria o suficiente para atingir esse efeito com a fabricação de tanques de água com elementos transparentes ou translúcidos. Para aberturas como portas e janelas, Kozicka(2008) sugere a utilização de demron, um tecido fino (0,38 mm) usado na Terra como proteção a radiação em tecido para roupas e capas. É bastante leve e flexível, e possui a permeabilidade mais baixa em comparação com qualquer outro material usado para esse fim hoje em dia. No entanto, a desvantagem desse material está no custo, um traje anti radiação composto de demron por exemplo, custa em torno de 2.000USD(dólares americanos), por isso sua utilização em todo o módulo ou habitat se torna inviável.

2.1.3. Densidade/Pressão Devido à baixa densidade atmosférica, ocasionando numa camada atmosférica fina se comparada com a do nosso planeta, combinada com a alta concentração de dióxido de carbono, cria uma baixa concentração de oxigênio no solo marciano, esta baixa densidade presente em sua atmosfera também ocasiona em outro problema, uma baixa pressão atmosférica. Por mais que sua composição seja diferente com a do nosso planeta, Marte: 95.72% CO2, 2.7% N2, 1.6% Ar, 0.2% O2 (MOROZ, 1998), Terra: 0.04% CO2, 78,08%N2, 0.93% Ar, 20.95% O2 (BROCKERT, 2006), os efeitos da baixa pressão atmosférica podem ser observadas aqui mesmo na Terra, em cidades como La Paz, Bolívia, a pressão do oxigênio cai em cerca de 30% se comparado a cidades ao nível do mar, e em regiões mais altas como no ponto mais alto do Monte Everest essa diferença sobe para 70%. Os efeitos desta baixa pressão atmosférica para um corpo humano não adaptado para essa menor quantidade de oxigênio recebida pelos pulmões incluem dor de cabeça, falta de ar, aceleração dos batimentos cardíacos, entre outros, e estes

sintomas são intensificados quanto menor a pressão atmosférica. Essas particularidades influenciam na arquitetura presentes nesses ambientes, de acordo com Kozicka: “Nos casos de construções acima da superfície, movimentos da massa de ar marcianos devem ser analisados. Construções de altura considerável podem bloquear o fluxo de atmosfera e causar acumulações de ar mais densa, o que causaria um estado permanente de baixa pressão de um lado e alta pressão do outro lado. Esse fenômeno pode causar fadiga mais rápida na carga material da construção.” (KOZICKA, 2008, p.20)

2.1.4. Temperatura Temperatura é o fator que sempre possuiu o maior poder de influência quando é realizada a escolha dos materiais que constituirão qualquer habitação adaptado para ambientes com climas extremos, em Marte, além das temperaturas baixas, chegando até mesmo em -140 °C, o planeta vermelho sofre com grandes flutuações anuais de sua temperatura, onde durante os dias mais quentes do verão, essa temperatura pode subir para até 27°C. Além destas flutuações anuais significativas de temperatura, existem mudanças diárias nessa temperatura. A superfície do planeta esquenta a partir do amanhecer e fica frio rapidamente à noite e nós humanos não estamos adaptados para viver em mudanças tão bruscas de temperatura. Essas flutuações variam de 40°C a 60°C durante um período de 24 horas Essa situação não é exclusiva de Marte, em outros corpos celestes do nosso sistema solar podemos ver condições até mais graves, como por exemplo, na nossa Lua, onde é comum a temperatura chegar ao zero absoluto (-270°C). A temperatura em Marte é bastante dependente da altitude, em busca de temperaturas mais favoráveis, a localização de uma base deve estar em locais próximos ao equador, onde há temperaturas relativamente quentes durante todo o ano, e as amplitudes de temperatura são pequenas. No sul, a temperatura pode subir até 27ºC, mas no inverno as temperaturas caem drasticamente. As temperaturas mais baixas são observadas perto dos pólos.

Figura 2 - Gráfico mostrando o aumento e queda das temperaturas do ar e do solo em Marte, obtidas pelo Rover Curiosity da NASA

Fonte: NASA/JPL-Caltech/CAB (2012)

Essas flutuações e temperaturas influenciam muito o projeto de insolação dos habitats, em ambientes com equipamentos em que o funcionamento precisa ser constante, são necessários sistemas especiais de ventilação e localiza-los em locais onde a influência da temperatura será menor. Aqui na Terra, temos exemplos de arquiteturas com o propósito de expedições ciêntificas nos árticos capazes de resistirem a temperaturas de até -70°C, apesar de não tão extremos quanto em Marte, servem de referência técnica e comportamental para os habitats e tripulantes, utilizando como exemplo a Estação Antártica Comandante Ferraz, uma base brasileira para estudos ciêntificos localizados na Ilha do Rei George, todas as atividades externas como serviços de manutenção, ampliação, reabastecimento e apoio aos projetos científicos, tecnológicos e pesquisas de maior vulto são realizados no verão, aonde as temperaturas chegam aos 5°C e os ventos são mais brandos.

2.1.5. Ventos Semelhante a regiões desérticas aqui na Terra, Marte também sofre com grandes tempestades de areia. De acordo com Kozicka “A velocidade média dos ventos marcianos é de 36 km/h. Eles são geralmente de força e sua velocidade não excede 100 km / h. Somente durante grandes tempestades de poeira, os ventos marcianos podem atingir a velocidade de 100-160 km/h. Porque a atmosfera marciana é extraordinariamente fina, a pressão até dos ventos mais fortes seria sentida extremamente mais fraca do que na Terra.” (KOZICKA, 2008). Figura 3 – Arte conceitual de uma tempestade de poeira marciana

Fonte: NASA (2006)

Devido a isso, a influência na estrutura dos habitats seria pequena, sem necessidade das edificações serem resistentes a estes ventos, mas um fator que pode ser determinante é no material exterior da construção, em grandes tempestades, as partículas de areia recebem uma forte carga de energia eletroestática, devido a isso, essa camada externa do edifício deve ser resistente a cargas elétricas. Essa influência também continua nas aberturas como janelas,

onde são necessárias superfícies o mais suaves possível, prevenindo partículas de poeira de se acumularem no material, no geral, painéis de vidro devem ser intensamente protegidas contra qualquer tipo de poeira.

Tabela 1 - Comparação de adversidades geoclimáticas de Marte e Terra

Adversidades Geoclimáticas Marcianas

Adversidades Geoclimáticas Terrestres

Baixa Gravidade

Baixa pressão atmosférica/Ar rarefeito

Altas doses de radiação espacial e baixas doses de radiação solar

Baixas e Altas temperaturas

Baixa pressão atmosférica/Ar rarefeito

Tempestades de Areia/ Ventos com altas velocidades

Baixas temperaturas/Grandes e rápidas flutuações anuais e diárias Grandes tempestades de areia/ Particulas com forte carga de energia eletroestática

2.2. Efeitos sóciopsicológicos de períodos prolongados em ambientes confinados Em toda missão de exploração, tanto terrestres quanto espaciais, independente de sua natureza, reações físicas e psicológicas são fatores primordiais a serem levados em consideração para o sucesso de uma missão ser alcançada, a principal fonte geradora de stress durante missões espaciais e terrestres, como por exemplo, de explorações nos árticos ou longos períodos confinados na ISS (Estação Espacial Internacional), é justamente a situação de estar em um ambiente completamente dissemelhante ao ambiente em que humanos normalmente estão adaptados. A sensação de perigo e as constantes situações

de ameaça á vida, tendem a aumentar quanto maior a estadia no ambiente em questão. Apesar de ainda não termos nenhuma experiência de longas estádias ou colonizações em corpos celestes como planetas ou satélites naturais, “Expedições polares e períodos de inverno em estações polares são consideradas os melhores análogos de exploração em Marte.” (DUDLEYROWLEY,1997), outro exemplo que podemos fazer paralelos com situações aqui mesmo na Terra, são expedições em altas altitudes, onde muita das adversidades que consistem uma missão de exploração extraterreste são colocados em teste, como por exemplo os períodos de longa estadia, expedições destas naturezas tendem a variar de semanas até vários meses, um limitado número de companheiros, o encontro com locais perigosos e normalmente inabitáveis, a necessidade de passar todo este período em confinamentos isolados e o maior responsável pelos danos sócio psicológicos que este tipo de circunstância gera, o mínimo ou nulo contato com o exterior. Estes danos com o tempo tendem a se manifestar na forma de dores, cansaço, fraqueza, tontura, alucinações e distúrbios alimentares, em situações extraplanetárias, a diferença gravitacional tende a acelerar ou intensificar estes sintomas. Dudley-Rowley descreve ”Isso é provado com pesquisas sobre dados de missões russas; missões tiveram que ser encurtadas por causa do estado psicológico de suas tripulações. Também são conhecidas relações detalhadas de comportamento perigoso dos membros da tripulação durante missões espaciais e polares, como por exemplo, a descoberta da diminuição gradual de alimentos armazenados para a expedição levou o comandante do grupo a pegar sua arma para matar um suspeito.” (DUDLEY-ROWLEY,1997). A forma mais eficiente de amenizar estes problemas gerados nestas missões exploratórias é a de minimizar o máximo possível às fontes de stress e as influências que podem ser negativas e serem uma ameaça à saúde dos participantes e para o objetivo da missão, dentre as mais importantes fortalecer interações sociais é parte essencial nesse processo.

2.2.1. Influencia da Arquitetura A arquitetura também tem um papel fundamental em amenizar essas questões, e devido a isso, problemas sociopsicológicos devem influenciar diretamente projetos de módulos habitacionais para estes fins, um dos fatores que são uma grande fonte de stress, não apenas em habitações em ambientes inóspitos, são ruídos, de acordo com Kozicka(2008) “O ruído é uma fonte importante de estresse, especialmente nos habitats espaciais, por isso é crucial usar barreiras acústicas. É indicado que a prevenção de qualquer influência de ruídos em tais habitats é crucial. É especialmente importante para locais de relaxamento e estúdios, onde as pessoas devem poder concentrado.” (KOZICKA,2008, p.92).

Kozicka(2008) em sua tese também reforça o quão importante conforto e ergonomia são agentes essenciais para minimizar estas dificuldades e melhorar a qualidade de vida dos habitantes e aumenta as chances de sobrevivência nestas condições. Este conforto deve ser alcançado através de diversos fatores, a utilização de isolamento acústico como já citado é um deles, outro fator determinante é a iluminação, onde semelhante à na Terra é preferencial a presença de luz natural, como descreve o prof. Lotos Dias Medeiros “Ambientes constantemente fechados que levam a exposição diária somente da luz artificial, causam prejuízos

fisiológicos

ser

humano

como

estresse

visão

cansada”(MEDEIROS, 2017), mas quando for necessária a utilização de iluminação artificial, deve ser dada a preferência a cores quentes em ambientes de descanso e convívio. Outras condições como materialidade, cores, ventilação adequada, diversidade de espaços também são importantes em projetos com estas finalidades. A ergonomia dos espaços também deve ser levada em consideração, como parte fundamental para execução das atividades diárias de forma saudável e eficiente, a própria NASA desenvolveu padrões mínimos de dimensões de espaços e mobiliários, que são competentes para missões e estadias de curtos

períodos, mas são padrões que tendem a ser bastante deficientes em conforto e não são suficientes para períodos maiores que alguns meses.

2.3. Forma e Ergonomia

2.3.1. Layout Flexível Uma condição indispensável que deve ser utilizada em projetos de módulos habitacionais menores é ambientes com uma maior flexibilidade, em relação a bases habitacionais marcianas, Kozicka escreve ”[...] Ambientes de vivência flexíveis são cruciais [...] Essa área deve permitir o planejamento de diferentes funções, em muitas configurações e linhas de dependência. Isso permite que as pessoas introduzam mudanças funcionais simples e fáceis; Também permite que as pessoas introduzam distrações no ambiente cotidiano e facilitar a adaptação para ocasiões especiais.”(KOZICKA, 2008). No presente, a realidade de habitats pequenos para missões espaciais é bem diferente, devido a seu espaço reduzido, todo o essencial deve ser adaptado ao interior, todos os ambientes, dos mobiliários ao layout, são estritamente planejados de acordo com a necessidade do uso. Arquitetos destes habitats precisam antecipar quaisquer possíveis desconfortos ou necessidades, sem nenhuma possibilidade de mudanças ou melhorias futuras. Mesmo com os padrões mínimos criados pela NASA e por outros especialistas, as condições de conforto em habitats espaciais são usualmente mínimas. Para missões de poucos meses, as consequências de se viver nestas condições são menos críticas, mas para longos períodos, estes protocolos devem ser repensados, Joanna Kozicka defende diretrizes estritas que garantem um conforto mínimo para os habitantes. De acordo com ela, um ponto inicial é de introduzir um plano de funcionalidades padrão que permita alterações inevitáveis no futuro com facilidade e simplicidade. Esta flexibilidade no ambiente não apenas é importante para o conforto, mas introduzir a possibilidade de futuras mudanças no espaço da habitação tem a vantagem de reduzir custos, construir em diferentes corpos celestes ou até

mesmo em áreas de difíceis acessos aqui na Terra possui valores altíssimos, substituir habitats, abandonando ou demolindo o antecessor são soluções ineficientes mesmo utilizando tecnologias ISRU. Devido a isso, habitações em ambientes extremos ou de difícil acesso não devem ser projetadas como edificações com funções e espaços imutáveis, essa flexibilidade é essencial para estas expedições serem economicamente viáveis e atenderem os padrões saudáveis de ergonomia e espaço necessários para o humano. Kozicka em seu artigo cita cinco vantagens de arquiteturas com espaços flexíveis com possibilidade de mudanças ou alterações nas condições de Marte: • Habitats flexíveis requerem o menor número possível de elementos permanentemente fixos, principalmente paredes e vigas. • A divisão mais simples de funções conflitantes é defini-las em separadas edificações - por exemplo, em módulos conectados a câmaras de ar, ou em locais distantes e distantes partes do habitat. • A intensão de planejar aberturas na maioria dos ambientes exige soluções construtivas para tornar isso possível, limitando a forma do habitat. • O tipo de comunicação pode influenciar a forma da base, sua modularidade e arranjo, por exemplo. Isso se aplica especialmente às linhas rápidas de comunicação, que requer soluções de construção específicas adicionais. • Algumas funções requerem soluções específicas, como por exemplo, estufas, que devem ser bem iluminadas, ou abrigos, que devem estar equipados com uma camada antirradiação excepcionalmente boa.

2.3.2. Referência de forma Todo habitat que necessita de uma pressão interna diferente da externa, como por exemplo, em Marte, em que a baixa pressão gerada pela fina camada atmosférica contrasta com a atmosfera interna necessária dentro da habitação, faz com que essa diferença ocasiona no gás interno do habitat uma pressão contra as paredes e como Kozicka explica

“Quando gás é bombeado dentro de um tanque flexível, é natural que ele se torne esférico. É por isso que qualquer dispersão de pressão ideal na base marciana deve ser assegurada por formas alongadas e oblongas. Em outros casos, em outras formas, haveria pressões desiguais em diferentes locais, o que pode levar ao desgaste da construção e dos materiais, fendas etc. É por isso que são sugeridas para a base marciana: esfera, cilindro, toro, alternativamente cortes dessas formas: cúpula, arco, um pedaço de toro. A construção deve ser oblonga, simplificada em locais de fronteira entre a atmosfera marciana e artificial, como também na superfície da base.” (KOZICKA, 2008).

A autora sugere três formas (Figura 4) que possam atender essas especificações: Formas adjacentes, complexos de edificações sob uma cobertura ou um complexo multi-modular. Figura 4 - Esboços de diferentes soluções com o uso – A) Formas Adjacentes B) Complexos de edificações sob uma cobertura C) Complexo Multi-Modular

Fonte: KOZICKA (2008) – Adaptado pelo Autor

2.3.2.1. Formas Adjacentes Essencialmente

composto

por

volumetrias

cilíndricas

esféricas

interconectadas, formando uma estrutura compacta. Uma das principais vantagens desta forma é a utilização de apenas um modelo que a partir dele possa formar estruturas complexas, facilitando e simplificando a manufatura e a instalação.

Outro beneficio é a sua flexibilização, aberto a mudanças e expansões pelos habitantes, ainda de acordo com Kozicka: “Formulários adjacentes criam estruturas 'vivas', abertas a mudanças de acordo com a necessidade dos habitantes. [...] Essa forma é familiar para as pessoas da Terra, por isso poderia confortar os habitantes da base. Formas adjacentes criam um grande espaço total do habitat construído dessa maneira, onde as pessoas seriam capazes de se mover com facilidade e rapidez, porque os módulos seriam divididos apenas com uma parede plana, com portas instaladas.” (KOZICKA, 2008).

2.3.2.2. Complexos de edificações sob uma cobertura Esta composição é criada a partir de edificações de formato livre em que todas elas estão sob uma grande cobertura, num formato oblongo, como por exemplo, um domo. A cobertura funciona como uma barreira, separando o ambiente externo do interno, isso da á vantagem das edificações presentes nela terem total liberdade de forma e material, podendo ate mesmo ter edificações semelhantes com a que estamos acostumados aqui na Terra. A dificuldade e maior desvantagem dessa opção estão na cobertura em si, a instalação, construção e transporte de uma estrutura dessas proporções seria um imenso desafio, sem levar em consideração os custos gerados. Mas de acordo com Zubrin e Wagner(1997), é possível com a tecnologia atual, coberturas de até 50m de diâmetro, mas em caso de patologias no domo, toda a base (ou pelo menos uma parte considerável) estaria em perigo. A dificuldade em reparar dependeria de sua dimensão. No entanto, Zubrin e Wagner (1997) pensam que, no caso de perfurações consideravelmente pequenas, os vazamentos de gás seriam tão lentos em casos de uma cúpula grande, que teria tempo suficiente para realizar a manutenção necessária e torná-la hermética novamente, mas quanto maior a estrutura, mais difícil é a construção com precisão e a instalação no local.

2.3.2.3. Complexo Multi-Modular Semelhante às formas adjacentes, um complexo formado por múltiplos módulos possui vantagens como flexibilidade em futuras mudanças de layout ou em necessidade de manutenção, a substituição do módulo defeituoso seria consideravelmente barato e simples. Outra vantagem está na sua instalação, onde basicamente seria necessário apenas a conexão de novos módulos, mas de acordo com Kozicka(2008), a maior desvantagem de utilizar este formato está na utilização de câmaras de ar, onde em cada módulo deve existir pelo menos duas delas, mas em caso de câmaras de ar flexíveis, seu custo de transporte seriam significantemente reduzidos.

2.4. Materialidade Habitats de sobrevivência tendem a ser construído com materiais metálicos, usualmente alumínio ou combinados com liga de titânio. Apesar da desvantagem de serem pesados e muito custosos comparados com alternativas, sua confiabilidade o fazem o material de escolha para módulos e habitações com propósitos espaciais ou ambientes terrestres inóspitos. Por estas desvantagens, para produção de larga escala soluções utilizando materiais metálicos são inviáveis no longo prazo, atualmente, tecnologias de produção de plásticos muito mais eficientes, tanto em sua resistência quanto em seu peso, o fazem uma ótima alternativa.

2.4.1. Polímeros Elementos compostos são consideravelmente mais leves e, com frequência, semelhantes aos elementos metálicos, por isso são efetivas opções para construir uma construção para condições extremas. Outro ponto positivo é que, apesar de serem processos complicados, é possível de serem produzidos utilizando tecnologias ISRU. De acordo com Kozicka “As fibras poliméricas mais resistentes são produzidas com modificação de polímeros e aprimoradas com as fibras. Modificações de polímeros levam à produção de copolímeros, com características muito melhores

do que polímeros, usados para esta produção. As fibras poliméricas têm uma influência significativa na resistência mecânica dos polímeros. Geralmente são fibras: vidro, aramida (poliamida aromática PA), poliéster (PS) e carbono e também silício.” (KOZICKA, 2008). Figura 5 - Configuração do laminado híbrido vidro/curauá

Fonte: MATÉRIA – RIO DE JANEIRO(2008)

Woebken H. Saechtling em seu livro International Plastics(1995) complementa “As fibras de silício são os melhores materiais dúcteis, mas ao mesmo tempo são as fibras mais pesadas disponíveis. Os demais tipos de fibras atingem valores mais baixos de ductilidade. A melhor dependência de sua massa à resistência é característica das fibras de aramida. Eles também são à prova de fogo, supressores de vibrações eficazes e praticamente impossíveis de serem perfurados (é por isso que são usados para fabricar à prova de balas e resistentes à penetração com coletes de objetos pontiagudos). Eles podem ser usados em temperaturas muito baixas. O principal campo de sua exploração são compósitos estruturados de peso reduzido, utilizados para a indústria aérea e espacial, bem como para a produção de barcos e acessórios esportivos. Seus nomes de mercado são: Kevlar, Nomex e Twaron. Outros materiais usados para a astronáutica como fibras são as fibras Vectran (um LCP aromático) e polibenzoxazol - PBO.” (SAECHTLING, 1995).

2.4.2. Materiais Infláveis Utilizando uma combinação de estruturas rígidas com materiais infláveis são alternativas também amplamente utilizadas em missões espaciais, essa escolha é definida principalmente pela sua durabilidade, com a diferença de pressão à qual os edifícios são submetidos, o faz uma ótima opção. Suas vantagens também incluem seu peso reduzido e a possibilidade de serem dobrados em pacotes menores e quando instalados, alcançar relativamente grandes dimensões, essa vantagem facilita o transporte dos materiais. Estruturas infláveis possuem uma grande facilidade de uso e instalação, necessitando de praticamente nenhuma mão de obra especializada, existindo a possibilidade de no futuro o processo ser completamente mecanizado. Figura 6 - Conceito artístico de possíveis programas de exploração

Fonte: NASA/JSC by John Frassanito and Associates(1997)

Outra possibilidade dessa solução é através do uso de revestimentos e painéis transparentes ou translúcidos, que podem influenciar significativamente a

recepção positiva da estética geral da construção da base. Tais soluções permitem que a luz do dia alcance o interior da base e, durante a noite, um edifício iluminado pode ser fácil de localizar. Depois de instaladas, as construções se tornam rígidas e resistentes. Elas podem ser combinadas com revestimentos como painéis, redes, tecidos ou folhas.

2.5. Exemplos de projeto 2.5.1. LEAP (Living Ecological Alpine Pod) – LeapFactory Figura 7 - LEAP Instalado na face leste do Mont Blanc

Fonte: LeapFactory(2012)

Criada por Luca Gentilcore e Stefano Testa em 2012, a LeapFactory é uma empresa italiana que começou como um projeto secundário dos dois arquitetos após terem sido contratados para desenvolver um módulo localizado no Mont Blanc, a 3000 metros de altura acima do nível do mar. Além do local de difícil acesso, o módulo deveria suprir algumas demandas: Ele deveria ser belo,

resistente ao clima local, com custos reduzidos e

além disso, deveria ser

construído em algumas semanas. A Capanna Gervasutti como é nomeada, é um sistema de módulos constituídos a partir de diversas camadas de diferentes tipos de compósitos poliméricos laminados, tendo até mesmo opções ecológicas como fibras de vegetais ou de bambu, uma solução material bastante resistente e com uma flexibilidade que permite expansões térmicas sem comprometimento estrutural. A Capanna é completamente pré-fabricada e adequada para transporte por helicóptero, além de necessitar de pouca mão de obra e ser bastante rápido para realizar sua instalação, com um processo que dura cerca de dois dias, o módulo também é projetado para ser instalado com o mínimo de impacto no ambiente. Figura 8 - Placas fotovoltaicas incorporadas no LEAP

Fonte: LeapFactory(2012)

Cada um desses módulos é independente energeticamente, isso é realizado através de placas fotovoltaicas incorporadas na casca externa do módulo que possuem a capacidade de produzir cerca de 2.5khw de energia elétrica, e também cada um possui uma função especifica (Unidade de Vivência, Unidade

de Descanso, Unidade de Entrada e Unidade Sanitária), permitindo uma grande flexibilidade no layout da habitação em diversos fatores, como o número de entradas, a localização dos espaços de vivências e das acomodações de descanso, além disso, esta composição de módulos independentes permite extrema facilidade em adicionar futuras expansões ou em casos de graves danos, sua remoção para reparos ou trocas. Figura 9 - Diagrama com disposição de unidades modulares específicas – Módulo LEAP

Fonte: LeapFactory(2012)

2.5.1.1 Interior Figura 10 - Corte esquemático de uma unidade LEAP

Fonte: LeapFactory(2012)

Apesar de possuir um espaço limitado, cerca de 30m² de espaço interior utilizável, a Capanna Gervasutti oferece um suficiente nível de conforto, utilizando em seu interior materiais familiares como a madeira, clareza através das cores e uma iluminação com cores quentes, mas tudo isso é completamente customizável de acordo com a escolha do cliente, desde os materiais até os mobiliários e, buscando minimizar ainda mais o impacto no entorno, sua unidade sanitária disponível realiza o descarte de todo material biológico sem poluir o ambiente.

Figura 11 - Interior Unidade de Vivência – Módulo LEAP

Fonte: LeapFactory(2012) Figura 12 - Interior Unidade de Descanso – Módulo LEAP

Fonte: LeapFactory(2012)

2.5.1.2. Segurança Um dos pontos chaves do projeto idealizado pela LeapFactory é a segurança, devido a sua localização em locais de extremo risco, tudo é projetado para as necessidades especificas em casos de emergência e serviços de resgate, toda a unidade pode ser customizável para permitir a instalação de equipamentos que monitoram todo o entorno (condições do tempo, diagnóstico do módulo, sistemas de monitoramento), análise de dados e centros de comunicação de emergência e prevenção de acidentes. Todas as opções de materiais disponíveis também possuem classificação A1, um certificado da norma europeia EN13501, que significa materiais que são não combustíveis e não contribuem para o fogo. Figura 13 - Equipamento de comunicação de emergência em unidade LEAP

Fonte: LeapFactory(2012)

2.5.2. Halley VI Research Station – Hugh Broughton Architect e AECOM Figura 14 - Estação de Pesquisa Halley VI em plataforma Brunt

Fonte: British Antartic Survey (2012)

O Halley VI Research Station, operacional desde 2012, é a estação de pesquisa que após vencer um concurso organizado pela BAS (British Antarctic Survey) se tornou o substituto das instalações do Halley V, o complexo ciêntifico que atuou entre os anos de 1989 até sua demolição no fim de 2012. A nova instalação foi projetada por Hugh Broughton Architects em colaboração com a empresa AECOM. O complexo é uma importante estação internacional ciêntifica com a função de observar alterações climáticas, atmosféricas e do globo terrestre, tendo a vantagem de estar localizada numa zona climática extremamente sensível. Devido a sua localização, Halley VI teve de ser construída sob plataformas hidráulicas elevadas, pois a plataforma de gelo Brunt, possuindo uma espessura de 130 metros, está em constante movimento em direção ao Mar de Weddell, o que gera a necessidade da estação estar em constante movimento. Este

transporte é realizado com a ajuda de diversos veículos pesados especializados para esta tarefa. A estação de pesquisa é composto de 8 módulos interligados, 2 módulos ciêntificos, 2 módulos de geradores e usinas energéticas, 2 módulos de descanso e 1 módulo central de vivência, seu exterior possui cores chamativas para o fácil reconhecimento no terreno. Figura 15 - Disposição de módulos da estação Halley VI

Fonte: British Antartic Survey (2012)

2.5.3. Marsha – AI Space Factory Figura 16 - Arte conceitual da habitação MARSHA em solo marciano

Fonte: AI Space Factory (2018)

Em 2019 a NASA em conjunto com a Bradley University sediou uma competição para a construção de habitações impressas em 3D projetadas para explorações espaciais, como na Lua ou Marte, um dos vencedores da competição foi o escritório de arquitetura nova iorquino AI SpaceFactory com seu projeto Marsha (MARS HAbitat), um protótipo de uma habitação vertical com múltiplos pavimentos com o propósito de suportar a moradia de diversas pessoas numa mesma edificação, desenvolvidas unicamente para Marte. Devido às condições marcianas, a habitação possui uma volumetria cilíndrica oval vertical, minimizando as tensões mecânicas na base e na parte superior que aumentam com o diâmetro, além de diminuir o espaço ocupado, permite resistir a uma atmosfera interna, pressão e menores stress estruturais, permanecer alto

na superfície também concede um campo de visão superior para observação de condições climáticas. Por último, este formato alto e estreito reduz a necessidade de movimentos pelas máquinas que imprimirão a habitação. Para reduzir ainda mais o stress estrutural, MARSHA implementa uma dupla camada, isolando a estrutura interna das condições externas, como as extremas flutuações de temperatura que ocorrem durante os dias em Marte, isso também concede uma independência da estrutura externa, isso cria espaços flexíveis e híbridos que oferecem uma variedade de condições de iluminação, privacidade, níveis de ruído e usos e permite um design simplista e leve, focado nas necessidade humanas de espaço e ergonomia. Outra vantagem desse deslocamento da camada interna da externa é a formação de um poço de luz e um espaço para as escadas fazerem uma espiral passando por todos os pavimentos. Figura 17 – Representação física esquemática em escala reduzida da habitação MARSHA

Fonte: AI Space Factory (2018)

2.5.3.1. Materialidade Outro aspecto da construção que teve que ser repensado para as particularidades de Marte, foi a sua materialidade, uma exploração e colonização

autossustentável em outros astros é essencialmente dependente da utilização de tecnologias ISRU (In-situ Resource Utilization), pois importar materiais de construção da Terra é extremamente custoso. Devido a essa dependência, o material adotado para MARSHA é composto de uma mistura de fibra de basalto, extraído diretamente do solo marciano e bioplástico renovável (Poliácido Láctico), processada de plantas crescidas em solo marciano. Baseado em dados da própria NASA, essa mistura performa de duas a três vezes melhor que concreto em testes de compressão e até cinco vezes mais duráveis que o concreto em condição de baixa temperatura. A fibra de basalto é famosa pela sua excelente resistência tênsil, comparável até mesmo a fibra de carbono, apesar de muito mais simples de produzir. Outras caracteristicas positivas dessa mistura incluem servirem como proteção a radiação e serem recicláveis, além de não ser tóxico nem condutivo, se tornando o material possível de ser utilizado em manufatura impressa em 3D ideal.

2.5.3.2. Interior MARSHA é composto de quatro pavimentos, cada um deles desenvolvidos para um uso especifico: O térreo apresenta o laboratório bioorgânico do habitat, além da maioria de seus equipamentos mecânicos, elétricos e hidráulicos, o segundo pavimento, atuando como o principal centro social, apresenta o laboratório principal e a cozinha, o terceiro pavimento apresenta as zonas privativas, incluindo cabines de dormir e banheiros e por último abaixo da grande clarabóia, esse nível oferece um local para os habitantes se exercitarem e serve também como um espaço de vivência e relaxamento.

Figura 18 - Corte esquemático da habitação MARSHA

Fonte: AI Space Factory (2018)

Tabela 2 - Tabela de referência de projeto

Projetos

LEAP (Living Ecological Alpine Pod) – LeapFactory

Halley VI Research Station – Hugh Broughton Architect e AECOM

Marsha – AI Space Factory

Referência de Projeto - Composição Material – Compósitos Poliméricos Laminados; - Formato estrutural Oblongo; - Capacidade de modulação flexível e variada; - Solução utilizada para instalação no ambiente. - Exemplo prático da utilização de um sistema multi-modular; - Elevação da habitação, evitando contato com o solo. - Composição Material – Compósito de Fibra de Basalto e Bioplásticos; - Solução estrutural de dupla camada.

3. Estudo preliminar Habitat é um termo da área de ecologia e pode ser definido como “O local ou ambiente em que uma planta ou animal vive naturalmente ou normalmente vive e cresce” (MERRIAM-WEBSTER, 2020). O termo em questão também pode assumir outros significados como, “o típico espaço de residência de uma pessoa ou grupo de pessoas” (MERRIAM-WEBSTER, 2020), um habitat, tanto naturais quanto artificiais, portanto deve concentrar todas as necessidades para a manutenção da vida das espécies que sobrevivem nela. Este estudo preliminar tem como objetivo desenvolver um habitat que supre todas as necessidades fisiológicas e psicológicas da nossa espécie em ambientes que sem a nossa capacidade de artificialmente transformar e construir seriam inviáveis.

3.1. Programa de Necessidades Em sua tese de doutorado “Architectural problems of a Martian base design as a habitat in extreme conditions”(2008), a Dra. Joanna Kozicka descreve algumas soluções arquitetônicas que possam minimizar os transtornos causados por uma longa permanência em condições limitadas de sobrevivência, utilizando estas soluções, as diretrizes utilizadas para o desenvolvimento do módulo se resumem em: - Espaços amplos e confortáveis; - Presença de luz natural no espaço interno; - Interiores amplos e com espaços flexíveis; - Espaços internos distintamente segmentados (Ex.: Público/Privado, Espaço de trabalho/ Espaço de descanso). Além destas diretrizes, essenciais para se mantiver as condições de habitação necessárias para a manutenção do bem estar humano, Kozicka(2008) também descreve algumas orientações referentes especificamente à estrutura e volumetria duma arquitetura para planetas como Marte, mas que também serve

de paralelo e podem ser adaptadas para outros ambientes com condições extremas, estas orientações são: - Razoável espaço de vivência; - Disposição espacial flexível e funcional; - Estrutura de fácil reconhecimento no terreno; - Interiores ergonômicos que permitem espaços personalizados.

3.2. Forma

3.2.1. Composição Figura 19 - Arte conceitual de habitação em solo marciano proposta pelo autor

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

O habitat proposto segue a composição multi-modular descrito pela Dra. Joanna Kozicka(2008) em sua tese de doutorado “Architectural problems of a Martian base design as a habitat in extreme conditions”, e também utilizado pela estação de pesquisa Halley VI Research Station, a escolha desta alternativa em razão dos outros dois exemplos dados pela Dra. Kozicka, tem como principal motivo a grande capacidade de expansão e flexibilização de layouts que esta solução permite, a partir de duas opções de módulos pré-fabricados, ambos permitindo conexões horizontais, lineares e compatíveis com interconexões de ambos os módulos, criando uma grande diversidade de soluções espaciais, como claras divisões entre espaços individuais e espaços coletivos, flexibilização na disposição de mobiliários e a possibilidade de personalização dos espaços privativos, outro motivo da escolha desta opção é que ela permite criar ambientes e disposições muito mais familiares com os que estamos acostumados a construir aqui na Terra. Figura 20 - Arte conceitual de habitação em ambiente de baixa temperatura proposta pelo autor – Vista Superior

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Estes módulos podem ser conectados de acordo com a necessidade, e seu transporte seria consideravelmente fácil. O desenvolvimento e manutenção do habitat seriam relativamente simples e sua execução realizada apenas conectando novos módulos ou substituindo os antigos. A segurança que este modelo proporciona também foi levada em consideração na escolha, utilizando uma alternativa em que todas as atividades e ambientes estão interconectados e contidos numa mesma edificação, diminui a necessidade de exposição aos efeitos climáticos no exterior. Figura 21 - Arte conceitual de habitação em ambiente de baixa temperatura proposta pelo autor

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

3.2.2. Formato Para sua forma, o módulo adota um formato cilíndrico horizontal, semelhante ao utilizado pelo projeto LEAP, pela LeapFactory, a escolha deste formato de maneira oposta ao formato esférico, como proposto pela Dra. Joanna

Kozicka(2008), é motivado principalmente pela maior proporção entre área útil e volume da construção, isso sem minimizar as vantagens que o formato esférico proporciona, como serem excelentes em conter a pressão interna, essa maior proporção permite reduzir o diâmetro do módulo, em consequência reduzindo o stress estrutural, principalmente na base, além de, diferente de domos, este formato não produz áreas inutilizáveis, maximizando os espaços uteis.

3.2.3. Estrutura Utilizando como referência a habitação MARSHA, do escritório AI Space Factory, o módulo é composto por duas camadas, à externa, tendo sua funcionalidade semelhante à de um “exoesqueleto”, e a interna, uma camada mais leve, que condensa toda a área de vivência do módulo.

3.2.4. Camada Externa Esta camada é completamente sólida e rígida (Figura 22), o que permite ter uma dupla função, privar o interior de todas as intemperes do ambiente em que o módulo está situado e a de suportar, com o auxílio de braçadeiras, toda a estrutura no solo em que será instalada, esta base é elevada do solo com a ajuda de pés extrudadas da própria camada. Esta casca externa é completamente separada da camada interna, resultando num vazio entre as duas camadas, este espaço permite que em locais com temperaturas drásticas e/ou intensas flutuações climáticas o material que compõe a camada externa possa se dilatar ou contrair sem riscos estruturais.

Figura 22 - Modelo tridimensional da camada externa dos módulos

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Este espaço livre também pode ser utilizado para a passagem de todas as tubulações hidráulicas, elétricas e de ventilação.

3.2.4.1. Materialidade A independência que um sistema de duas camadas proporciona, permite uma variedade de materiais como opção, contanto que estes materiais tenham propriedades competentes para suportar as adversidades do ambiente, estas propriedades variam de acordo com o ambiente instalado, mas utilizando como exemplo Marte, para atender a necessidade de certo local, é necessário materiais que possuam uma excelente resistência tênsil, devido à alta flutuação climática característica do solo marciano, ter uma mínima proteção a radiação, principalmente solar, serem não tóxicos e não condutores. Alguns dos materiais que atendem estas características e que pode ser viáveis para a utilização em uma diversidade de ambientes são:

Compostos poliméricos laminados Utilizado no projeto Leap da LeapFactory, este material plástico possui alta flexibilidade e resistência, o tornando uma ótima alternativa para ambientes com

baixas temperaturas e/ou intensas flutuações climáticas, assim como no Leap, esta opção pode conter alternativas ecológicas como fibras de vegetais ou bambu. Figura 23 - Modelo tridimensional da camada externa dos módulos

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Fibra de Basalto e PLA Um composto de fibra de basalto com poliácido láctico, um bioplástico renovável, esta combinação atende diversas necessidades que um habitat para planetas como Marte demandam, entre elas estão sua proteção a radiação e capacidade de reciclágem, além de não ser tóxico nem condutivo, outro ponto positivo deste material é a sua manufatura, toda ela pode ser realizada utilizando tecnologia ISRU(in-situ resource utilization), tanto a extração do basalto até a criação da trama pode ser realizada em solo marciano com o auxílio de robôs e impressoras 3D, é o material utilizado para o projeto MARSHA, pela Ai Space Factory.

Figura 24 - Modelo tridimensional de Módulo 1-EIXO com camada externa feita a partir de composto de fibra de basalto com poliácido láctico

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Materiais infláveis Pela sua facilidade de transporte e armazenamento, a utilização de materiais infláveis combinada com uma estrutura rígida, feita de um composto polimérico por exemplo, se torna uma opção bem efetiva, sua durabilidade característica o faz o material normalmente utilizado em missões espaciais pela NASA.

Figura 25 - Modelo tridimensional de Módulo 1-EIXO com camada externa feita a partir de material isolante térmico

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

3.2.5 Camada Interna Devido a todo o peso estrutural e proteção às condições geoclimáticas do ambiente estarem concentradas na camada externa, a camada interna é livre para ser mais leve e uma variedade material muito maior que as disponíveis para a camada externa.

Figura 26 - Modelo tridimensional da camada interna dos módulos

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

3.2.5.1. Personalização Devido a esta liberdade e para atender as incontáveis necessidades que cada uso e cada ambiente possam precisar, para a camada interna foi adotado um “esqueleto” feito a partir de compósitos poliméricos laminados, um material com uma grande flexibilidade e expansão térmica e extremamente leve, em contraste com sua grande resistência. Estas propriedades que compósitos poliméricos proporcionam são essenciais para possibilitar a intraconexão entre os módulos, que ocorrem através da camada interna, sem a aparição de patologias nas conexões entre as estruturas, esta capacidade de personalização tem como principal projeto inspirador a habitação LEAP (Living Ecological Alpine Pod), do escritório LeapFactory, que possui características semelhantes de modificação dos interiores. A conexão entre os módulos é realizada sem a necessidade de suportes ou elementos externos, utilizando encaixes moldados nas próprias unidades, os módulos podem ser conectados utilizando apenas o atrito entre as conexões tensionadas.

Figura 27 - Métodos de conexões auto-vedantes A) Proposta por Marcin Brzezicki B) C) D) E) Propostas por Joanna Kozicka

Fonte: KOZICKA (2008)

Aberturas Além de outros módulos estas conexões também podem ser utilizados para conectar modulações de painéis com esquadrias instaladas, como portas e janelas, estas modulações servem tanto para separar o exterior do interior, como para criar divisões internas. Figura 28- Modelo tridimensional de páineis de esquadrias para a habitação proposta

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Interior Esta adoção para a camada interna de um “esqueleto” que suporta diferentes modulações permite uma rica diversidade em personalização do espaço interno, apesar de que ainda com certas limitações em ambientes muito agressivos, mas utilizando como exemplos ambientes terrestres, esta personalização pode incluir uma gama muito mais diversa, tanto em formas quanto em materiais, podendo suportar materiais como a madeira, que sem esta proteção externa se torna inviável em grande parte dos locais inóspitos, entre estas opções que podem ser utilizadas estão: painéis com prateleiras embutidas (Figura 29), painéis com iluminação, painéis com aberturas para sistemas de ventilação, instalação de equipamentos técnicos, entre outras possibilidades que podem se adequar de acordo com a necessidade de cada ambiente. Estas possibilidades tanto aumentam o nível de conforto dos ambientes internos como facilita a manutenção em casos defeituosos e a adaptação do módulo para funções diferentes. Figura 29 - Modelo tridimensional de páineis de madeira com prateleiras embutidas e para esquadrias

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Para ambientes privativos como áreas de descanso, esta possibilidade de interiores personalizados, juntamente com materiais mais familiares é um agente poderoso na minimização de problemas sóciopsicológicos, permitindo cada habitante adequar seu espaço privado para atender suas necessidades pessoais.

3.2.6. Módulo 1-EIXO O Módulo 1-EIXO é a unidade primária do sistema multi-modular, este módulo unitário permite apenas conexões em um eixo, horizontal e linear, isso o torna ideal para soluções que necessitam de deliberadas divisões de setores, podendo suportar uma abundante diversidade de usos de acordo com a necessidade, alguns desses usos estão incluídos: Áreas de transição entre ambiente, Unidade de sistemas de câmara de ar, para equalizar a diferença de pressão que existe entre o interior/exterior e que possa existir entre ambientes, Unidades Sanitárias, Unidades Privativas, entre outras soluções criativas de layout que pela natureza personalizável do módulo podem ser facilmente realizadas e alteradas se necessário.

Figura 30 - Modelo tridimensional esquemático de Módulo 1-EIXO com páineis de madeira em seu interior

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

As duas aberturas presentes podem ser tanto utilizados para o acréscimo de novos módulos, tanto de 1-EIXO, quanto de 2-EIXOS, quanto para a instalação de aberturas como portas e janelas, divisões sólidas entre ambientes ou a aparelhagem de equipamentos engastados. Em seu casco externo foi incorporado placas fotovoltaicas flexíveis, que para usos que demandam uma quantidade de energia elétrica menor, permite a unidade ser independente energeticamente, mas para usos que necessitam de uma carga energética maior, por exemplo, unidades com equipamentos para manutenção de vida, é necessário à utilização de fontes externas de produção energética. O Módulo possui dimensões de 6 x 5m e altura de 3,1m em sua totalidade, com um espaço interno de 5,6 x 4,6m e altura de 2,8m.

Figura 31 - Desenho técnico esquemático de Módulo 1-EIXO

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

3.2.7. Módulo 2-EIXOS O Módulo 2-EIXOS é a unidade para ambientes com amplos espaços, este módulo permite conexões em ambos os eixos horizontais, proporcionando ampliar suas dimensões ininterruptamente, o módulo unitário por si só oferece dimensões amplas e uma planta livre. Essa dimensão mais ampla junto com a possibilidade de infinita ampliação proporciona uma grande variedade de soluções de layout, em usos como: Áreas de Vivência, laboratório, centros sociais, cozinhas e espaços para instalação de equipamentos de grandes proporções.

Figura 32 - Modelo tridimensional de Módulo 2-EIXOS

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

As quatro aberturas presentes podem ser tanto utilizados para o acréscimo de novos módulos, tanto de 1-EIXO, quanto de 2-EIXOS, quanto para a instalação de aberturas como portas e janelas, divisões sólidas entre ambientes ou a aparelhagem de equipamentos engastados. Assim como no módulo 1-EIXO, na parte superior de seu casco externo foi incorporado um espaço para instalação de placas fotovoltaicas, mas devido ao módulo suportar uma maior variedade de atividades e equipamentos, a placa voltaica na maioria dos casos serve como suporte a fontes externas de energia.

Figura 33 - Desenho técnico esquemático de Módulo 2-EIXOS

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

3.2.8. Disposição dos módulos A partir destes dois módulos é possível a criação de disposições muito variadas (Figura 34), variando a dimensão e a segmentação do habitat de acordo com as necessidades dos habitantes e/ou o local de instalação da habitação.

Figura 34 - Possibilidades de disposição da habitação propostas pelo autor

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Estas habitações podem no futuro sofrer alterações e a partir da instalação de poucos módulos se tornarem maiores com o tempo ou manter as mesmas dimensões, mas mudar sua disposição de acordo com a necessidade de novas funcionalidades.

Figura 35 - Esquema de disposição por uso em disposição de habitação proposta pelo autor

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Figura 36 - Esquema por etapa de montagem em disposição de habitação proposta pelo autor

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

3.3. Interior Para o interior, além das opções modulares de personalização, a utilização de mobiliários com adaptações tanto ergonômicas devido às condições do habitat, quanto a adequações para o formato cilíndrico dos módulos, estes ajustes serão

essenciais não apenas para o melhor aproveitamento do espaço, como também para trazer reduções energéticas e aperfeiçoar o dia a dia dos habitantes, e para estes benefícios serem vistos em sua totalidade, além de elementos temporários com grande flexibilidade em seu arranjo em locais privativos e áreas sociais, para áreas estritamente técnicas ou áreas sanitárias que sofram pequenas ou quase nenhuma alteração, deve existir uma parcela de elementos fixos. Joanna Kozicka descreve esta relação: “Eles são principalmente elementos especializados - para laboratório, para manutenção básica, para cozinha e banheiro. O restante dos elementos, cuja otimização não é seu fator crítico, podem ser universais. Esses objetos, projetados adequadamente, podem ter uma função única e multifuncional. A versatilidade dos elementos universais dá oportunidade de infinito número de metodologias para sua exploração e montagem. É uma ótima vantagem e qualquer um pode reorganizar esses elementos de acordo com suas necessidades, que pode ser alterado com o tempo.”(KOZICKA,2008,p 225)

Uma solução criativa para certos casos e que possa fazer uma conexão entre estes dois elementos, é a utilização de mobiliários modulares, estes elementos possuiriam uma limitação em como poderiam ser utilizado e instalados, mas a partir do momento em que estão introduzidos no ambiente, alguns dos elementos que compõe este mobiliário podem ser substituídos com facilidade. Um exemplo que possa descrever esta ideia é o MARS Case, um protótipo habitacional espacial do escritório OPEN Architecture em colaboração com a companhia de tecnologia chinesa Xiaomi, a ideia do protótipo é de integrar todos os eletrodomésticos atualmente produzidos pela Xiaomi em um módulo compacto, com 2,40 x 2,40 x 2m, que possa ser interagido através de Smartphones, reaproveitando os subprodutos gerados pelos eletrodomésticos, como calor, para minimizar os gastos energéticos de tais eletrônicos.

3.3.1 Módulo Dormitório Buscando continuar a expandir as características multi-modulares já presentes na habitação, três opções mobiliar modulares com funções de alojamento foram desenvolvidas para o interior, estas opções são compatíveis com o Módulo 1EIXO, através de mobiliários pré-dimensionados para sua forma cilíndrica horizontal, proporcionando um melhor aproveitamento do espaço. As opções são: Módulo Cama Inferior Figura 37 - Modelo tridimensional de Módulo Cama Inferior

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Módulo

(292,5

220cm)

composto

por

uma

cama

individual

com

armazenamento na parte inferior, prateleira de cabeceira com iluminação e compartimento com divisórias.

Módulo Estudo Figura 38 - Modelo tridimensional de Módulo Estudo

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Módulo (292,5 x 220cm) composto por uma mesa individual para atividades de trabalho, prateleiras com iluminação, gaveteiro fixo e compartimento com divisórias. Módulo Cama Superior Figura 39 - Modelo tridimensional de Módulo Cama Superior

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Módulo (292,5 x 220cm) composto por uma cama individual na parte superior, prateleira de cabeceira com iluminação, compartimento com divisórias. Estas 3 opções podem ser combinadas de duas principais maneiras, como Módulo Cama Inferior combinada com Módulo Cama Superior, formando um

beliche e Módulo Estudo com Módulo Cama Superior, formando um espaço privativo com uma área para trabalho. Estas opções também podem ser utilizadas de forma individual, caso o espaço superior ou inferior necessite de outra função, como por exemplo para armazenamento. Como exemplo de demonstração, o autor apresenta um módulo instalado com quatro (4) Módulo Cama Superior, um (1) Módulo Cama Inferior e três (3) Módulo Estudo (Figura 40). Figura 40 - Planta Baixa tridimensional de Módulo Dormitório

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Figura 41 - Planta Baixa Técnica Módulo Dormitório

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Figura 42 - Corte Esquemático tridimensional de Módulo Dormitório

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020) Figura 43 - Visualização Digital de Módulo Dormitório

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Para a utilização em ambientes terrestres, como missões em alta altitude ou locais de baixa temperatura, foi utilizado como material majoritário, a madeira, por suas características naturais de isolante térmico e pela sua estética, ideais para o conforto humano.

3.3.2 Modulo Sanitário Para o módulo com funções sanitárias e de banho também foi escolhido o Módulo 1-EIXO como compatível com as opções modulares desenvolvidas para estas atividades. O Módulo Sanitário contém 4 opções de módulos, cada uma com uma função específica e com proporções adequadas para cada uso. A disposição e a escolha destes módulos possuem as mesmas características de flexibilização e personalização presentes por todo o habitat. Devido à natureza dos usos e funções deste módulo, as opções modulares desenvolvidas são compostas em sua maioria por elementos fixos, estas opções são: Cabine com vaso sanitário Cabine individual (97,5 x 150cm) composta de uma bacia sanitária fixa, suporte para papel higiênico, lixeira, grade de ventilação e iluminação. Cabine de banho Cabine individual (146,25 x 150cm) composta de um chuveiro fixo com ducha higiênica, grade de ventilação e iluminação.

Figura 44 - Corte Esquemático tridimensional de Módulo Sanitário (Vista Direita)

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Módulo Vestiário Módulo (146,25 x 150cm) composto por banco fixo, armário guarda volumes 8 portas e iluminação. Módulo Lavatório Módulo (292,5 x 230cm) composto por cuba de piso, 3 torneiras de parede e espelheira com 3 portas e iluminação embutida. Para a utilização em ambientes terrestres, como missões em alta altitude ou locais de baixa temperatura, foi utilizado painéis de compostos poliméricos, pela sua resistência e fácil higienização.

Figura 45 - Corte Esquemático tridimensional de Módulo Sanitário (Vista Esquerda)

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Como exemplo de demonstração, o autor apresenta um módulo instalado com três (3) Cabine com vaso sanitário, um (1) Módulo Lavatório, dois (2) Módulo Vestiário e duas (2) Cabine de banho (Figura 46).

Figura 46 - Planta Baixa tridimensional de Módulo Sanitário

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

3.3.3 Modulo Social Espaços individuais e personalizáveis são essenciais para minimizar os efeitos sóciopsicológicos negativos que experiências prolongadas em ambientes confinados causam e estes efeitos prejudicam imensamente a saúde e o bem estar dos habitantes destes ambientes. Mas além destes espaços privativos, fortalecer interações sociais entre os habitantes é outro fator chave para eliminar estas condições, através da arquitetura é possível criar espaços que incentivam estas atividades. Uma das exigências que ambientes sociais pedem, são amplos espaços que possam atender diversas atividades, para isto, o uso do Módulo 2-EIXOS que individualmente já possui grandes dimensões, mas que podem ser combinados

com outros módulos do mesmo modelo para ampliar ainda mais estas dimensões, proporciona um espaço que permite uma diversidade abundante de usos que atendem estas necessidades sociais. Para o melhor aproveitamento dos espaços o ideal é a combinação de elementos fixos, projetos especificamente para as dimensões e formas dos módulos com elementos móveis semelhantes e familiares com os utilizados em nosso dia a dia. Devido à ampla flexibilidade de usos e ambientes que os módulos permitem, estas áreas sociais podem possuir usos, atividades e dimensões adaptados para quaisquer sejam as necessidades dos habitantes. Como exemplo de demonstração, o autor sugere para um destes módulos (Figura 47) uma área social de descanso combinada com uma área de alimentação que também possui uma função de Hub para todos os outros ambientes do habitat, para isto foi utilizado quatro Módulos 2-EIXOS, cada um com uma função especifica, mas sem afetar a interação com os outros módulos.

Figura 47 - Planta Baixa tridimensional de Módulo Social

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Um fator determinante para maximizar o uso está nos fluxos, todos os espaços devem possuir fácil acesso, sem elementos que dificulte a transição de um ambiente para o outro. Neste exemplo as funções dos módulos são:

Lobby Figura 48 - Visualização Digital de Lobby – Módulo Social

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

A principal função deste módulo é a de transição do exterior para o interior, neste módulo (Figura 48) além de mobiliários móveis, também está presente um móvel fixo que possui a função de armazenamento de equipamentos que necessitam de rápido acesso, além de também possuir uma base iluminada e um painel que projeta informações.

Sala TV Figura 49 - Visualização Digital de Sala TV – Módulo Social

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Neste módulo (Figura 49) o ambiente proporciona um amplo conforto, utilizando mobiliários fixos que se adaptam a forma cilíndrica do módulo com mobiliários móveis, um Lift de teto adaptado especificamente para o Módulo 2-EIXOS, este espaço é ideal para interações sociais ou reuniões informais, as amplas aberturas, possíveis apenas em ambientes terrestres, proporcionam uma grande fonte de entrada de luz natural, escassa em ambientes extremos, como os de alta altitude e/ou baixas temperaturas.

Copa Figura 50 - Visualização Digital de Copa – Módulo Social

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Este ambiente (Figura 50) tem a função de proporciona um rápido e secundário acesso a alimentos, ele também se utiliza de um exemplo de elemento que modifica a forma do Módulo 2-EIXOS para a utilização de mobiliários não projetados especificamente para a forma cilíndrica do módulo, adaptando neste caso para a instalação de uma bancada com lavatório, armários e refrigerador, além da utilização de um elemento fixo, uma ilha central com cooktop.

Refeitório Figura 51 - Visualização Digital de Refeitório – Módulo Social

Fonte: Acervo pessoal do autor (2020)

Neste ambiente (Figura 51) que atende as necessidades de espaço para o consumo de refeições predomina a utilização de elementos fixos projetados especificamente para o Módulo 2-EIXOS, como um painel com mesa retrátil e um móvel com mesas retráteis e prateleiras, acoplado no canto do Módulo. Estas possibilidades de recolher as mesas permite um fluxo menos congestionado quando não estiverem sendo utilizadas. Para a utilização em ambientes terrestres, como missões em alta altitude ou locais de baixa temperatura, foi utilizado como material majoritário, a madeira, por suas características naturais de isolante térmico e pela sua estética, ideais para o conforto humano.

4. Considerações Finais A proposta deste trabalho foi a de concentrar as principais necessidades e adversidades que um habitat para ambientes inóspitos exige, estes requisitos vão muito além de dificuldades construtivas geradas pelas adversidades geoclimáticas e soluções arquitetônicas especificas pro local, existe um grande fator humano a ser considerado neste processo e que é tão importante quanto, mas que não recebe tanta atenção quanto fatores técnicos, para missões de longos períodos em situações de isolamento, com pouco ou nenhum contato com o exterior e usualmente sem as exigências essenciais de conforto para o bem estar humano. A partir da definição destes aspectos e com a referência de alguns projetos que consideraram a maioria das adversidades técnicas e humanas em suas concepções, que são um fator chave para o sucesso de um projeto para estas condições adversas ao normal, a flexibilização da habitação, permitindo que a edificação atendesse os habitantes quaisquer fosse suas necessidades, portanto o estudo preliminar do protótipo atendeu estas expectativas, a utilização de um sistema multi-modular combinado com os módulos desenvolvidos tem este fator de flexibilidade como a principal matriz projetual, demostrando uma grande diversidade de possibilidades de layout e personalização em diversas escalas, tanto a partir de painéis modulares dentro do módulo em si, quanto o formato e disposição da habitação inteira, e este fator também é levado para um outro aspecto importante da construção, a sua materialidade, esta possibilidade proporcionada pelos modelos propostas pelo autor permite o projeto se adaptar a uma grande gama de variáveis.

REFERÊNCIAS 2001 Mars Odyssey - Latest Images. NASA, 2002. Disponível em: <https://mars.nasa.gov/odyssey/gallery/latestimages/latest2002/march/Fig.3_M arie.html>. Acesso em: 10 jun, 2020. About us - From project to turn key in under 3 months. LeapFactory, 2020. Disponível em: <https://www.leapfactory.it/about-us-from-project-to-turn-key-inunder-3-months/>. Acesso em: 29 maio,2020. BORGOBELLO, Bridget.Here’s how NASA plans to build on other planets. New Atlas, 2011. Disponível em: <https://newatlas.com/transportable-leap-naturepod/20599>. Acesso em: 10 jun, 2020. DA SILVA, R.V.; AQUINO, E.M.F.; RODRIGUES, L.P.S.; BARROS, A.R.F. Desenvolvimento de um compósito laminado híbrido com fibras natural e sintética. Revista Matéria, Rio de Janeiro, v.13, n.1,2008, p.156, Jan.2008. DUDLEY-ROWLEY, M. Deviance among expeditioners: defining the offnominal act through space and polar field analogs. 1997. 119p. Estudo comparativo - Departamento de Sociologia, University of South Carolina,1997. Halley VI Antarctic Research Station. archello, 2013. Disponível em: <https://archello.com/project/halley-vi-antarctic-research-station>. Acesso em: 5 abril,2020. Halley VI Research Station - Module Layout. British Antarctic Survey, 2013. Disponível

em:

<https://www.bas.ac.uk/polar-operations/sites-and-

facilities/facility/halley/halley-research-station-module-layout/>. Acesso em: 10 abril,2020. Halley VI Research Station. British Antarctic Survey, 2013. Disponível em: <https://www.bas.ac.uk/polar-operations/sites-andfacilities/facility/halley/#about>. Acesso em: 10 abril,2020.

HILLE, Karl. NASA. 2015. The Fact and Fiction of Martian Dust Storms. Disponível em: <https://www.nasa.gov/feature/goddard/the-fact-and-fiction-ofmartian-dust-storms>. Acesso em: 10 jun, 2020. KACMAZ ERK, Gul.Living in Exospace: ISS and Discovery 1. 1. ed. Irlanda do norte, Reino Unido: Common Ground Research Networks, 2014. KOZICKA, Joanna. Architectural problems of a Martian base design as a habitat in extreme conditions. 2008. 331p. Tese (doutorado em Arquitetura), Gdansk University of Technology, 2008. KOZICKA, Joanna. Janek Kozicki. Martian Architectural Solutions. Bergamo, Italia, 2009. Disponível em: <http://janek.kozicki.pl/bergamo_asia_2009.php >. Acesso em: 13 maio, 2020. LEAP - living in nature on tip-toe. archello, 2012. Disponível em: <https://archello.com/project/leap-living-in-nature-on-tip-toe>. Acesso em: 5 abril,2020. Living

Mars.

NASA.

1997.

Disponível

em:

<https://mars.nasa.gov/resources/6192/living-on-mars/>. Acesso em: 10 jun, 2020. MARSHA.

AISpaceFactory,

2019.

Disponível

em:

<https://www.aispacefactory.com/marsha>. Acesso em: 15 maio,2020. MEDEIROS, Lotos. A Ergonomia dos espaços e a iluminação: experiencias sensoriais. Revista Belas Artes, São Paulo, N.25,2018, p.8, Fev.2017. PANDA, Sukanya. This is your new 3D-printed house on Mars: AI SpaceFactory presents Marsha. design wanted, Haryana, Índia, 2019. Disponível em: <https://designwanted.com/architecture/marsha-ai-spacefactory/>. Acesso em: 11 jun, 2020.

RACKARD, Nicky. The World’s First Relocatable Research Center Opens in Antarctica.

ArchDaily,

2013.

Disponível

em:

<https://www.archdaily.com/330453/the-worlds-first-relocatable-researchcenter-opens-in-antarctica>. Acesso em: 29 maio, 2020. SAECHTLING, H.; WOEBKEN, W.. International Plastics. 3. Ed.Munique, Alemanha: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. 1995. SAMBIASI, Soledad. The New Space Race: 6 Challenges for Extraterrestrial Architecture.

ArchDaily.

Santiago,

Chile,2019.

Disponível

em:

<https://www.archdaily.com/928955/the-new-space-race-6-challenges-forextraterrestrial-architecture>. Acesso em: 30 mar, 2020. SCHWAB, Katharine. Here’s how NASA plans to build on other planets. Nova Iorque.

FastCompany,

EUA,

2018.

Disponível

em:

<https://www.fastcompany.com/90210735/heres-our-first-glimpse-at-martianarchitecture>. Acesso em: 15 abril, 2020. Taking

Mars'

Temperature.

NASA.

2012.

Disponível

em:

<https://mars.nasa.gov/resources/4502/taking-mars-temperature/?site=msl>. Acesso em: 10 jun, 2020. The LEAP (Living Ecological Alpine Pod), a Prefab Modular Hut for High Altitudes &

Mountain

Living.

it's

hip,

it's

here,

2012.

Disponível

em:

<https://ifitshipitshere.blogspot.com/2011/11/leap-living-ecological-alpine-podhut.html>. Acesso em: 29 maio,2020. WALSH PATRICK, Niall. ArchDaily. 2019. AI SpaceFactory Wins NASA's 3DPrinted

Mars

Habitat

Challenge.

Disponível

em:

<https://www.archdaily.com/916888/ai-spacefactory-wins-nasas-3d-printedmars-habitat-challenge>. Acesso em: 5 jun, 2020. ZUBRIN, Robert; BAKER, David; GWYNNE, Owen. Mars direct - A simple, robust, and cost effective architecture for the Space Exploration Initiative. 1. ed. Reno, EUA: 29th Aerospace Sciences Meetings, 2012.