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海洋中的国际空间站

作者:admin 2020-09-18 我要评论

设计的目的不仅在于展示未来,而且能够把人们直接带入未来。 普罗透斯将是迄今为止最大、最先进的水下科学研究站和栖息地,法国海洋探险家和环保主义者法比恩库...

“设计的目的不仅在于展示未来,而且能够把人们直接带入未来。”

 

“普罗透斯”将是迄今为止最大、最先进的水下科学研究站和栖息地,法国海洋探险家和环保主义者法比恩·库斯托曾是在水下栖息地中生活时间最长的人 

 

图片版权  (c)FCOLC、Fuseproject

水下栖息地普罗透斯

对于今年53岁的海洋探险家和环保主义者法比恩·库斯托(Fabien Cousteau)来说,海底探险属于一种家族的传统。他是传奇的法国探险家雅克·库斯托(Jacques-Yves Cousteau,1910~1997)的长孙,从小在祖父的陪伴下长大,4岁时就学会了水肺潜水。早在20世纪40年代,由于雅克·库斯托改进了自给式水下呼吸器Aqua-Lung的设计,才催生了这一后来被广泛使用的潜水技术。

然而,水肺潜水的时间确实有限,规避时间限制的另一种方法就是居住在水下栖息地。雅克·库斯托的团队受法国石化行业资助,在1962年建造了第一个水下栖息地Conshelf I,大概5米高、直径2.5米的水密性不锈钢圆柱体,虽然面积很小,里面配备了床、电视、收音机等设施。马赛近海的海面以下约11米处,两位海洋学家曾在里面生活了一个星期。

第二年建造的Conshelf II增加了规模,除了海星形状的生活栖息地之外,还包括另一个33米深的栖息地以及停留双人潜艇的海底机库。这一次,雅克·库斯托带领另外四名潜水员,在苏丹红海11米处的Conshelf II中生活了整整一个月。他把其中的片段拍摄成影片《没有阳光的世界》,1964年获得奥斯卡最佳纪录片奖。

法比恩·库斯托继承了祖父的光荣与梦想,7月末,他和他的海洋学习中心(FCOLC)对外公布了“普罗透斯”(Proteus)的概念方案,以希腊海洋之神的名字命名,一个迄今为止最大、最先进的水下科学研究站和栖息地,“相当于海洋中的国际空间站”。普洛透斯将位于加勒比海库拉索岛附近的海洋保护区中,深度约18米,如果边境开放,库斯托希望9月份前往库拉索岛确定具体的位置。

水肺潜水技术的流行得益于雅克·库斯托改进了自给式水下呼吸器Aqua-Lung的设计

 

他选择以拥抱技术著称的硅谷设计师伊夫·贝哈(Yves Behar)作为栖息地的设计者,他们俩是同龄人。贝哈1967年出生于瑞士洛桑,从小着迷于科幻小说,在设计学院时深受美国设计师悉德尼·米德(Sydney Mead)的新未来主义作品影响,米德是《银翼杀手》《星际迷航》《外星人》等科幻电影背后的设计师。贝哈的早期设计都是出于对科幻世界的致敬,他说过,“我相信设计的目的不仅出于展示未来,而且能够把人们直接带入未来”。

普罗透斯之前,水下栖息地都是专为单个或一组任务设计的,从未被构想成国际空间站。贝哈说:“法比恩和我一起检视了许多20世纪六七十年代的探索性设计,这是库斯托家族开创海洋研究的黄金时代。”

基于现代船体和复合建筑的视觉语言,贝哈把普罗透斯设计成交错的双层圆形结构,被适应可变地形的支架固定在海底,总面积大约370平方米,一次可以容纳多达12人,在里面居住几周甚至几个月的时间。贝哈特意赋予它一种复古未来主义的风格,接近过去科幻小说所想象的水下生活方式。

圆形的主空间包括起居室、厨房、餐厅和工作区等,主要用于居住者的团队合作与社交互动,一条螺旋形的坡道将上下两层连接在一起。为了让更多的自然光透过天窗和舷窗,两层的空间相互错开,倾斜的坡道也可以充当体育锻炼场所。工作区配备了视频制作设备,研究员能以16K分辨率从海洋深处进行直播。

一系列模块化吊舱悬挂在主结构周围,用于特定实验室、浴室和睡眠区等,最大的吊舱中还有一个让潜水器停靠的月池。研究站通过一条生命线连接到地面,传递通信以及呼吸的空气。为了符合海洋保护目标,普罗透斯采用可再生能源,包括风能、太阳能以及海洋热能转换的混合,利用浅海热水和深海冷水之间的温差来发电。

普罗透斯属于水下增压研究站,研究员呼吸的是氦气和氧气的混合气体。他们在水下呼吸增压空气超过24小时之后,处于完全饱和状态,可以在海洋中潜水长达9个小时。1963年的Conshelf II任务中,雅克·库斯托已经证实了饱和潜水的可行性,他在深度舱中填充了一半空气、一半氦气,潜水员安全地潜入了110米深处。

贝哈说:“我们需要了解水下建造的限制以及在水下结构中生活的挑战,解决潮湿、光线不足和缺乏运动等多种不利因素。我从法比恩那里学到了许多,毕竟,他曾是在水下栖息地中生活时间最长的人。”

贝哈与定制房屋建筑公司Plant Prefab合作开发的预制配件住宅单元YB1

 

“水瓶座”水下实验室

2014年6月,法比恩·库斯托带领一支由科学家、教育家和电影摄制组组成的团队,在佛罗里达国家海洋保护区水下19米的深度,一个名为“水瓶座”的水下实验室中,成功完成了“Mission 31”海底探险活动。作为象征性的致敬,他比祖父的纪录多了一天,深度也增加了8米。

“水瓶座”由美国海军与国家海洋和大气管理局于1986年建造,2012年被佛罗里达国际大学接管。它的面积大约37平方米,重约81吨,里面有6个床位,还有热水、迷你厨房、气温控制、计算机和无线上网等设施。相比之下,普罗透斯的面积大了10倍。

贝哈把法比恩的水下生活经验用于普罗透斯的设计,“在海洋中,你渴望获得新鲜的食物”,法比恩这样告诉他。所以,普罗透斯中增加了一个水培温室,让研究者在水下自己种植新鲜的植物食品,解决增压环境下不允许明火烹饪的问题。还有实时处理有机样品的现场实验室,防止样品在送往陆地的过程中降解或死亡。

虽然海洋占世界生存空间的99%以上,迄今为止对它的探索可能只有5%。法比恩的观点是——海洋是我们的生命支持系统,解决地球问题不可或缺的组成部分。然而,我们基本上将海洋用作垃圾桶,还存在海底开采、过度捕捞和破坏珊瑚礁等种种破坏行为。2016年,他成立非营利组织海洋学习中心,让全球各地的社区参与到海洋生态环境的恢复、保护和研究活动中。

与祖父50年前的Conshelf II探险相比,法比恩的水瓶座探险目的已经发生了变化,不是研究如何开发海洋资源,而是侧重于气候变化、海洋酸化、塑料污染、生物多样性下降等环境保护问题。库斯托小组在栖息地中收集到足够的数据,发表了12篇科学论文,一个月的水下停留时间相当于三年的等效研究。

所以,就像国际空间站一样,法比恩预计普罗透斯未来能够成为研究者、政府机构和公司之间进行全球合作的平台,为科学家提供连续的昼夜潜水和数据收集,在荒凉环境中发现海洋生物的新物种,测试绿色能源、水产养殖和机器人勘探等技术。尤其是药物研究,自1969年以来,FDA已经批准了12种源自鱼类等海洋动物的药物,用于治疗癌症、疼痛等,目前还有几十种海洋药物处于临床开发中。

建造这样一个栖息地估计耗资1.35亿美元,建成之后,每年的运营成本约为300万美元。贝哈估计,完成普罗透斯的建造并把它降到海底,至少需要三年时间。他期望除了科学家之外,水下栖息地也能够接待平民游客,“对我来说,参观普罗透斯可能比去火星更令人兴奋”。

墨西哥塔巴斯科州的3D打印房屋社区,为解决无家可归者的问题提供了一个范本

 

设计的实时反应能力

今年6月初,贝哈在宾夕法尼亚大学设计学院举办讲座,向学生们强调设计师的实时反应能力。他说:“设计作为一种前瞻性媒介,必须从地球面临的问题中汲取教训。除了人文主义外,设计师的最佳素质之一就是反应能力——了解世界上正在发生的事情,借助自己的技能和创造力帮助解决问题。”

这种反应能力也许就体现在他为尼古拉斯·尼葛洛庞帝创立的非营利组织OLPC(One Laptop per Child)设计的XO平板电脑中,一款专门针对儿童、价格只有100到150美元的安卓系统触摸屏电脑,如今已经售出了超过200万台。XO平板电脑的形象甚至出现在卢旺达发行的500卢旺达法郎上,孩子们使用XO努力学习。

与墨西哥政府合作的免费眼镜计划“看得更清楚,学得更好”也是如此,墨西哥的现实情况是,有11%的孩子视力不佳,却因为买不起、不愿意戴眼镜等原因影响学习。作为解决问题的应对方案,贝哈采用一种名为Grilamide的轻质塑料制作镜框,镜框可以上下拆分为两半。7种不同的颜色,5种不同的镜架选项,孩子们可以分别选择框架顶部和底部的颜色,每个人都拥有外观的独特性。而且,镜框分成两个部分,比起常用的加热方法,镜片的插入和更换也更加容易。

这可能是目前为止儿童眼镜最成功的销售模式,也是效率和成本的胜利。每对眼镜成本只有5美元,每年,“看得更清楚,学得更好”慈善基金会向墨西哥贫困社区分发约40万对这样的眼镜。

近几年,Fuseproject公司超越单一的产品,进入到住宅领域,针对加利福尼亚州缺乏经济适用房的问题,与定制房屋建筑公司Plant Prefab合作开发预制配件的住宅单元YB1。模块化设计的小型房屋可以根据现场条件、功能和个人品味进行定制。也可以说,整个房屋就是一件产品,房主根据自己的需求改变大小、用途和审美风格。

基于1.2米的网格,每个YB1住宅的建造面积在23平方米到112平方米之间,最初阶段提供不同平面图和屋顶样式的三种选择:斜屋顶版本适合较为寒冷潮湿的天气,两个平屋顶适合温暖干燥的气候,上面安装太阳能电池板或者进行屋顶种植。房屋包括了HVAC暖通空调系统,全开式、半开式和天窗式窗户可以设置在房屋的任何位置,取决于视野或隐私要求。

YB1在Plant Prefab的工厂里预制,使用螺旋金属桩作为地锚在现场组装。目前一套YB1的价格在28万美元左右,Plant Prefab最近获得亚马逊Alexa基金的投资,计划未来推出起始于10万美元的更合理价格。

去年夏天,他与非营利性机构New Story和房屋建筑技术公司Icon合作,在墨西哥塔巴斯科州推出世界上第一个3D打印房屋社区,目的是为解决无家可归者的问题提供一个范本。在那里,居民的平均月收入约为200美元。

3D打印房屋就地建造,24小时内能够建成,贝哈为此开发了新颖的设计语言。房屋的外部结构由两层水泥墙组成,通过密集的锯齿形线连接在一起,形成接近土坯的纹理。房屋不是现场3D打印的部分只有水泥地基和屋顶,按照目前的3D打印技术,还是属于不可能的任务。

智能健身器/Forme Life

作为在家锻炼的解决方案,贝哈设计的Forme Life是一款内置重量训练系统的互联健身器。与智能健身系统Tonal相似,Forme Life使用隐藏的阻力系统来模拟重量,使用者可以从各个角度、以不同重量进行推拉和举重运动。屏幕上显示真人大小的虚拟私人教练,帮助制定个人健身计划和负重训练,系统还附带可以播放的有氧运动、瑜伽等其他课程。

紫外线传感器/UV Sense

作为可穿戴设备,Fuseproject与欧莱雅合作开发了紫外线传感器UV Sense,用于追踪皮肤暴露于紫外线的情况,降低人们患皮肤癌的风险。UV Sense尺寸微小,只有2毫米厚,直径9毫米,不需要电池就可以工作,也不会对使用者造成干扰。佩戴者把它放在拇指的指甲盖上,传感器使用磁场感应的无线技术NFC,将紫外线暴露信息传递给应用程序,提供相关的实时数据和警示。


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