人类居住的任何地方或物理空间都可能存在建筑。此外，我们与生俱来的好奇心和探索精神构成了人类不可或缺的一面。我们的创造力驱使我们以个人和社会的身份去探索未来的情景。因此，太空未来的可能性激发了科学家和设计师的想象力，产生了人类居住在太空中的概念和科幻设计。
人类的创造力和想象力可以从 Jean-Marc Côté 等艺术家的作品中找到踪迹，他在 20 世纪初创作了一系列复古未来主义插图，描绘了 2000 年的生活景象。此外，还有一些值得一提的文学作品，例如 Ursula K. Le Guin 的作品，她以探索人类作为航天物种的旅程的推理小说而闻名。毫无疑问，未来和太空是两个引人入胜的话题，它们激发了人们对太空社会的长远构想。
纵观历史，从联盟·阿波罗计划到斯坦利·库布里克（Stanley Kubrick）根据 Wernher von Braun 的想法提出的第五空间站（Space Station V）概念方案，我们人类见证了太空探索的重大进展，最终促成了国际空间站（ISS）的发展。随着“阿耳特弥斯”计划的实施，人类在太空中的未来不再只是猜测，而是宇航员触手可及的现实可能性。美国国家航空航天局（NASA）的这一计划旨在建立一个月球前哨站，作为未来任务的基地，这是我们星际努力的一个重要里程碑。随着我们越来越通过雄心勃勃的任务接近成为航天物种，新的设计方案和研究正在出现，以重新定义传统的太空栖息地概念。在此背景下，Aurelia 研究所的首席设计官 Sana Sharma 就他们的创新方法提出了宝贵的见解，这些方法旨在创建一个开放的社区，支持人类发展星际社会的长期愿景。
可重新配置的太空宜居性愿景
Aurelia 研究所是一个太空建筑研发实验室，其使命是为人类成为航天物种做好准备。为了实现这一目标，该研究所专注于创新的栖息地设计，以及教育、外联和政策工作。与传统的设想不同，该研究所汇集了来自不同背景的专业人士，以建立一种包容性的太空文化，挑战只有少数人才能参与太空探索的观念。
TESSERAE 致力于摒弃静态的、一次性使用的栖息地，转而采用动态的、模块化的空间结构，这种结构可以在任务过程中不断成长和发展。
为了实现这一新的愿景，该研究所建议设计太空栖息地，促进可扩展和可持续的生活，打破目前在太空建造和组装结构的模式。该研究所倡导未来采用能够自我组装、适应和重新配置的真正宜居结构，而不是依赖固定、僵硬的模块。这些原则在 TESSERAE （用于探索可重构、自适应环境的棋盘格电磁空间结构）中得到了体现，Sharma 将其描述为“摆脱静态、一次性使用的栖息地，转而采用可在任务过程中成长和发展的动态、模块化空间结构"”。
TESSERAE 是 Aurelia 研究所首席执行官 Ariel Ekblaw 博士在麻省理工学院媒体实验室进行的论文研究的成果，代表了可重新配置空间居住性的创新测试案例。这种三维结构的基本单元是一个巴基球，让人想起理查德-巴克明斯特-富勒的大地穹顶。这种形状提供了高效的空间填充选择。该结构的每个面都由瓦片组成，这些瓦片组合在一起就形成了降压球。这些瓦片可以平铺到火箭的有效载荷中，并在轨道上自动组装。瓦片上的电永磁（EPM）可控制粘合过程，确保模块的正确自组装。通过将单个模块连接起来，可以形成更大的模块集群，使结构能够随着时间的推移而有机演变，并适应居住者的特定需求。此外，TESSERAE 的自组装方法还能降低宇航员舱外活动（EVA）的相关风险。
Sharma 提到，Aurelia 研究所“旨在实现科幻小说中设想的真正宏伟的轨道结构，但由于某些限制，目前还不可行”。这些限制包括可以运入太空的材料数量、发电和储存能力，以及目前太空栖息地的一次性设计。
使用材料和优化资源
建筑的基本原则之一是其作为庇护所的作用，这一点在 TESSERAE 中始终如一。在这种情况下，TESSERAE 的瓦片将保护居民免受太空恶劣条件的影响。为此，其设计将至少包括一个坚固的外壳、反应灵敏的传感和用于粘合驱动的 EPM，以及一个机载动力系统。
关于如何有效管理材料以防止结构部件成为潜在的空间碎片，Sharma 评论说：“理想情况下，只要维护得当，瓦片在轨道上或返回地面时都可以重复使用和重新配置。了解 TESSERAE 瓦片的生命周期是我们 Aurelia 研发和可持续发展工作的重要组成部分。”
有意识地和可持续地使用材料已成为地球上建筑行业的一个重要问题。考虑到需要能保证太空中人员安全的太空级材料，Sana Sharma 表示，TESSERAE 的最初版本将采用国际空间站目前使用的 Whipple 防护罩方法。与此同时，他们还在不断探索用于新型航空航天结构的材料科学的进步，以确保使用高效材料。
TESSERAE 可重新配置设计的目标之一是延长结构的使用寿命，同时最大限度地减少浪费，降低制造过程中的碳排放量。Aurelia 研究所的团队正在积极探索内部元素和材料的创新方案。他们的目标是设计出内部可重新配置的方法，以满足模块内的各种功能，同时还研究可种植、加工或回收的材料，以符合摇篮到摇篮设计的原则，促进长期使用。
以人为本的空间架构的进展
在大多数建筑作品中，人都占据中心位置，成为建筑过程的主要焦点，因为居住在空间中的是人。在这种情况下，与环境的联系、通风和自然采光等概念往往与建筑联系在一起，因为它们对人们的福祉有重大贡献。然而，在空间环境中，由于环境恶劣并带来生理和心理上的挑战，补偿这些因素的缺失对于个人在空间中的福祉至关重要。
Aurelia 团队在开发面向未来的栖息地和室内设计时，充分利用了体验式洞察力。通过体验式研究，Sharma 在麻省理工学院领导了一项名为“宇航员人种学项目”的调查工作，在该项目中，他们采访了欧美宇航员、苏俄宇航员和其他曾进入太空的人员，了解他们在太空中的经历。这被认为是对有关宇航员健康的大量定量研究的宝贵补充，为 Aurelia 的设计工作提供了参考。通过这项研究，他们深入了解了零重力体验的变化、压力和孤独对健康的影响，以及机组人员如何利用环境相互照顾。
除研究工作外，Aurelia 的工作还在地面和太空环境中进行了开发和测试。2022 年，他们使用 TESSERAE 瓦片的最新缩放版本，在国际空间站（ISS）执行了一项研究任务。这次为期 10 天的任务是与 SpaceX 公司合作进行的。这项研究的成果将使 Aurelia 研究所团队能够在未来的飞行任务中测试更大的瓦片，并在国际空间站外的轨道上进行示范装配测试。
现在最令人兴奋的是，我们正在从一个只有少数最顽强的人类才能进行太空探索的时代，迅速转变为一个越来越多来自不同背景和训练水平的人都能进入太空的时代。——Sana Sharma，首席设计官
与此同时，在波士顿 Autodesk 技术中心，Aurelia 的团队开发了 TESSERAE馆，这是一个模块化和可重构结构的全比例地面模拟，向地球上的观众展示为零重力设计的多层内部结构。该模型不仅有助于了解每个模块的规模，还有助于与设计师、研究人员和公众就未来的太空生活进行交流。此外，第一版内部瓷砖已经在一些与植物、食物和发酵有关的实验中进行了测试。
夏尔马指出：“绿色苍穹旨在强调植物在零重力环境中的重要性，保护和维持各种健康美味的可食用植物。发酵站可以保持发酵食品在腔室内的温度和气体交换，利用微生物在零重力环境下培育出营养丰富、可在货架上保存的食品。”总之，这些内部瓷砖是以结构内部为中心的更大体验的一部分，在这里将发展种植、烹饪和消费食物以及其他基本活动，为人类提供长期可持续和有弹性的太空生活。
看来，在 Aurelia 研究所等组织的努力下，以前被视为与非空间相关领域脱节的学科将变得更容易进入，通过包容不同的背景和知识领域来促进包容性。这将给该领域带来新的问题。太空栖息地是否会超越其最初的概念，成为多代人的家园？建筑在行星外社会的发展中将发挥什么作用？
科幻小说和概念设计中设想的结构对我们这一代人来说触手可及。随着新材料和建筑系统与空间结构同步发展，我们与空间的关系也在不断发展和深化。Sana Sharma 期待着“一种新的太空建筑词汇：一种考虑到进入太空的人们和经验的多样性的词汇。”
居住行为是人类的基本特征，因此，有必要设计能够容纳与人类相关的各种表现形式的空间。虽然地球将继续是人类的摇篮和基础，但通过 TESSERAE，Aurelia 研究所设想“让更多的人感到他们可以成为人类太空未来的一部分；既参与其中，又建设未来。”随着目前围绕太空探索的私营产业的发展，我们可能正站在新机遇的门槛上，这将塑造一个全新的建筑概念，其特点是风格、范例和挑战。
