我们有幸邀请到就读于
清华大学建筑系研二的
Han Xu和Qiaochu Wang
为我们分享他们的课程设计作品
《DOMED：神教、岩浆管与红穹窿》
作者按：
如何在火星上确定项目的选址？
前期，我们做了火星现状自然条件的调研，发现在火星西半球的塔尔西斯高原，有大量因岩浆流动冷却而形成的地下条状岩浆管道。内径十几米到百余米不等，这些洞穴提供了抵御地表大温差、电磁辐射和沙暴的良好空间。
这些岩浆管道是天然的庇护所。人类在地球上最开始也是从穴居发展而来，而在火星上，可以依赖火星现存的这种半围合的空间，在此基础上做一定的修补和增加来完善空间。同时，我们也阅读了一些文献，其中有学者认为可以把火星的岩浆管道封闭，并向其中加压来营造一个初步的地下居住空间。
所以，我们希望能够结合火星现状岩浆管道这种特殊的地貌条件来开展设计。这也是我们与其他组的方案有比较大的区别点之一：其他组的设计基本在地表完成，而我们组更希望探讨深入结合地形地貌条件和资源优势的可能性。
项目的灵感来源是什么？如何确定主题？
火星居留地这个设计课已经开展了很多年。我们反观前几届同学的作品，大多数作品都围绕“爱与和平”的主题展开，设计对象是学者、医生、父母、孩子、宠物……营造了非常有爱的环境。这是我们反思的切入口之一：第一批登上火星的人到底会是谁？
其实做第一个“吃螃蟹的人”是会有风险的：在地球上，名望显著、社会阶级优越的达官贵人不会轻易放弃地球的荣华富贵去火星上探险。他们会等技术成熟、生存条件良好、确认适合人类生存之后再进行迁徙。
我们想到了在历史上的“五月花号”移民事件。在最开始的移民中，除了极有信仰需要进行传教的教徒之外，很多都是落魄的贵族或奴隶。我们认为虽然时代的技术在发展，人类可以实现从地球迁徙到火星，但人性从未改变。在探索火星这片新大陆的旅程中，还是和“五月花号”事件一样，有一些人，会沦为上层社会的工具人，是可以被牺牲的小白鼠，由他们来做第一批火星居留者，来验证火星居留地的可实施性。
这就是我们设想的故事基调，在此基础上我们试图架构了一个火星世界观：
「 故事背景 」
故事发生在2053年。
这时，人类开始进行中等规模迁徙实验阶段。此外，以Space X为首的公司持有了载人登火星的技术，但由于政策原因仍未实行。
其实早在2023年，国家政府已然意识到提前培育“合格的火星居民”的重要性。因此，政府主导着一个神秘的地下组织：“玛尔斯计划”(Plan M)。
计划通过制定一系列指标（顺从度、人种、身体健康程度）等，培育出一系列“种子MIU”（人类婴儿）。他们从小生活在封闭培养的环境中（楚门的世界），接受教育和人格培训，但被某种程度地剥夺了自我意识，并被灌输了地球人自创的“玛尔斯神教”。
经过历史研究，我们发现：对当代社会的宗教性返魅能是在脑机接口不够发达的情况下，提高群体无条件凝聚力的重要途经。对“玛尔斯教徒”的培养，要从MIU抓起。MIU信仰的“玛尔斯奇观”，也能够通过地球人的造景实现——毕竟，他们就像是饥饿游戏中被投放的选手，难以短时间内发展出足够的科技。
2041年，第一批MIU（40人）正式成人，并已在地球上的封闭环境中形成了稳定的社会结构。他们期待的“飞天礼”正式到来——前往火星，一去不返。飞船每次的发射都是众人皆知，然而其中装有MIU族群的事，却逃脱了公众法眼。
第一批MIU在火星上定居，并期待着每26个月从地球发来的物资投放——这在他们看来，是上天的恩赐。
41年-44年，同时被发射上去的，其实还有另一批人（死刑犯和真正的僧侣）。政府同期也在用火星做来自地球的活体实验——要知道，每个MIU的培养成本无论是时间上（20年）还是金钱上（全程封闭管理+投喂特殊物料）都是额外昂贵的——BB不能被随意浪费，宇航员更是不够用。因此，在成本控制、舆论压力等通盘考虑下，政府开始秘密召集重刑犯等亡命之徒。
在刑场上，重刑犯的眼罩突然被摘下：“MARS OR DEATH?”
那些人就这样，开始了二周目新生。
2045年，地球发生了第三次世界大战。世界陷入混乱，国际“核武器”公约失效。A国、B国、C国已先后遭受到了因公约失效而导致的多米诺式核打击。地球上的一部分富豪，用钱买命，前往火星——然而不是每次发射都成功。由于人心惶惶、指挥力量薄弱，有一部分人在发射过程中便随着半空燃爆而永远消失了。
——到达这篇红色土壤的，是一部分地球上最有名望的“可怜虫”。（入世者，被迫出世）
这些可怜虫来到火星后，发现这里竟然已经有人了（MIU和先前发射的人）——他们即将得知政府的阴谋，也需要面对着政府已然“预编程”完毕的这群人，活下来。
「 主角组团信息 」
在时代的大背景下，我们的典型“居住组团”中包含这几个人：
·MIU 1-2个。表面上听从同组居住单元的所有人，并是热情的导游。然而是个“监控摄像头”，并会定期消失，与其它MIU进行神秘宗教仪式。定期迁徙，传教/扩大实例控制范围。
·亡命重刑犯。完成重体力工作，为火星提供物资。
·门徒。我们的故事中，这个“可怜虫”身份特殊——他是在火星神话中被极度渲染的十三门徒之一（本人是个技术官，对技术很了解，但身体单薄）。他们的降落，对MIU而言就是“降神”。他的出现会引起MIU群体的宗教狂热骚动——然而重刑犯不信这一套。同为地球上的人类，他和重刑犯具有共同话题。他们相互依靠、相互利用，在自治化的MIU社会中生存下来。
针对这个概念背景是如何展开的设计？
因为背景设计的比较宏大，但是整个课题只有16周的时间，完善背景设定的时间则更为紧俏。所以在项目具体的设计上进行了简化处理，变成了【二元对立】的状态。
在人物的设定上分成了两类人：
一类人是MIU，他们从小到大是在地球上被秘密培养的一批人，通过“圣人、圣地、圣经”三重灌输，MIU形成了一套严格的分层信仰体系，支撑他们在火星上的心智与信念。他们严格分层，最上层的MIU充当着地球人的“提线木偶”。MIU的任务，是在岩浆管道的洞口与内部定居，并在此基础上探索、测绘这些管道，为人类未来的科考殖民提供详实数据。通过采集火星土壤、并将其加工后与几丁质和植物纤维混合，他们能够借助住宅打印设备，顺利地建造出三维的单体住宅。
另一类人是重刑犯MASO，他们的加入为宗教社群引入了奴隶制。危险系数较高的工作分配给重刑犯，这样能够减少MIU的意外伤亡，并使其专心在宗教活动与社会联系上，以求社区稳定、有序的探索。
在这两类人群中是执行着一类基于宗教的奴隶化的管理制度的，这种强烈的等级制度可以避免在这样密闭的空间里发生暴斗。
在功能空间上形成了“服务”和“被服务”的关系：
MIU是管理员，需要时刻监督MASO的行踪，所以我们希望这两类人所在的空间是一个互相交织的状态。MIU的“万神庙”，正是重刑犯的“全景敞视监狱”。两者所在的空间，互相交织而不触碰，且在功能上形成了“服务”和“被服务”的关系。MIU可以时时刻刻窥视重刑犯的行踪，而后者为了活命，也别无他法，只得囚禁于此。MIU的存在，对他们而言就如达摩克里斯之剑。他们两类人的关系处在一个即将失控但又相互掣肘的边缘状态中。
重刑犯每日要么外出勘探岩浆洞，要么负责内勤工作。昆虫养殖场和植物园能够提供充足的几丁质和纤维作为建材，同时也能保证食物来源。气体发生空间和电力间会优先保障MIU空间的指标正常。在卧室兼设备间中，重刑犯可以录入绘制他们测绘的洞穴形态。
而MIU空间颇为“修道院”——卧室、厨房、祷告室、接驳站……一切设备都会保证他们处在安全的环境中。他们定期集会，从统治上接受地球指令，并保持社区的稳定运行。
MIU与重刑犯的相隔但交织的生活状态，启发了单体住宅的形态生成。在一个三维空间中分散布置一定数量的正负电荷，其中场强为零的等势面能够将空间分为不相连通的“阴阳”两半。这两部分空间各自受到自身电荷的影响，并被另一种电荷的排布干涉。
在自行编写C#代码，跑通了电场等势面生形的基本逻辑后，我们在grasshopper中利用代码封装电池进行生形。MIU和重刑犯的功能空间分别对应着带电量不同的正负电荷形体，生成的两个包络体形成了彼此缠绕、空间嵌合的结果。
在形态的探索中，我们始终坚持最开始万神庙的构思。我们在一系列的形态中选取了一个方案进行深化。MIU的空间表现为中心性的组织——中间的祷告空间较高，并与卧室、餐厅、监督室、工作室和接驳站相连，颇具宗教特征。而重刑犯的空间表现为环绕组织——各个不同生产空间的首尾相连与他们日复一日的工作流程吻合。
两类空间的“中心——环绕”形态表达了两类人群的社会关系。
这些坚硬的外壳取材火星土壤，其中含有高氯酸盐，不能与人体直接接触。外壳内部的气膜结构更加精细地划分了室内空间，并营造身体可接触的环境。
室内分隔的形态仍然通过等势面算法生成。然而在这里，带电物件是外壳和插入的水平竖直板——这些形态塑造了气膜空间的边界。人们仍然需要水平面进行日常活动，然而由于火星重力较低、且室内空间较为极限，楼梯等传统垂直交通可以被爬行、钻洞等方式取代.
整个建造系统是如何搭建的？
栖居地单体层面，我们主要分为了4层：由外向内分别是：物质运输管道网络层、泰森多边形骨架层、区分室内外的3D打印外壳和划分室内空间的有机生物内壁。
技术路径角度，我们主要应用了泰森多边形生成算法和黏菌网络算法。
黏菌算法应用于最外层的黏菌物质网络运输层，根据室内空间不同功能，设定黏菌初始位点，在算法生形的基础上梳理归纳管道系统。VORONOI算法应用于骨架生成，在单体基础形态上基于开窗开门的尺度，设定随机点密度；根据不同功能需求，精细化调整泰森多边形密度。
我们结合火星的自然条件和资源优势，构想不同结构与构件的材料。骨架和外壳应用3D打印技术，分别取材于火星土壤和养殖昆虫的几丁质和壳聚糖材料。内壁采用天然真菌形成的有机生物膜材。细部设计我们着眼于两个与我们的单体设计关联最紧密的节点——一个是黏菌管道物质转运接口；另一个是分层结构之间的铆接构件。
「 群落层面 」
我们希望依托现状岩浆管道情况进行扩展设计，实现经济性、安全性、合理性的最大化，这也是我们与其他组的不同之处。他们在地表进行聚落的设计，类似在培养皿中滴入细菌，会扩散式的生长。而我们会更受外部条件的约束，需要利用现状测绘出来的岩浆管道的走向，在群落规划上不太涉及到参数化设计，而是做了资源点位的参数化设计。
目前塔尔西斯高原附近岩浆洞的尺度大小不一，我们从中选取了一段与我们设计尺度匹配的地段，对场地进行模拟设计。在沿着洞穴肌理发展的几百米走向中，卫星观测到了多处开口。这些开口的尺度较小，正是MIU建立社群的理想位置。
MIU需要通过3-5个单体的组合、并在其上构建一层穹隆结构的方式，形成与岩浆洞内径尺度相仿的聚合体，并撑满洞口或内部截面。通过这种方式，群落顺着岩浆洞的走向发展，并通过“聚落堵塞”的手段将岩浆洞内部切成一个个独立的环境段。这些环境段可以进行独立加压，并允许重刑犯分工进行逐段的探索。
3-5个单体聚合形成组团时，我们采用VORONOI算法生成张拉表皮，一方面为组团抵御火星风荷载；另一方面将组团更稳定地锚固在火星表面。
在群落中我们同样应用黏菌算法，形成物质和能量传输系统。管道系统在群落层面建立组团间的联系。我们基于前期火星岩浆洞自然资源分布资料的收集，确定栖居单元探索资源的目标位点，利用黏菌算法生成群落水平和垂直向的扩张发展路线。
介绍一下设计中的主要空间~？
单体模型展现了两类居民的日常生活模式。
从卧室醒来后，这个单元中的MIU迎接从接驳站进入的其他信仰者们，他们一同在中间高起的礼拜空间中进行日常祷告。神庙空间的正下方就是重刑犯的小卧室，形成了戏剧性的监督关系。
重刑犯则在各个功能空间中劳作。昆虫养殖箱、植物种植室，或是设备间和绘图室——他们保障着MIU空间的气体、能源、食物和建造材料供应。气体和能源通过联系两类空间之间的簇状管道进行传输。
设计的过程中遇到过什么困难吗?是如何解决这些问题的？
模型的制作过程是比较曲折的。
我们的设计是两个空间进行缠绕交织，最开始想用透明和不透明两种材质来直观的体现。但是在与3D打印公司沟通的过程中发现无法实现，因为在空间结构上，两个材质的不同粗细的球体和管道完全交叉，无法一体成型。
经过多次的切片尝试，我们将模型切成了三个部分，先把这个错综复杂的缠绕的结构给打印出来，再进行组装。组装的过程中有一个“奇思妙想”：既然都已经切段了，何不将计就计，就进行拆分展示，彻底展现空间内部错杂交织的关系。
工作量很大，十六周的时间是如何规划的？
1-2周：从宽泛地探索火星自然环境开始，逐渐深入探索单一种类的地形地貌，将目光聚焦到岩浆洞。发掘火星岩浆洞的可用资源与地理优势。
3-4周：基于对岩浆洞的初步考察与自然资源的掌握，深入探索并构想选址于火星岩浆洞栖居地的建造基础、周边资源、建筑形态、群落发展模式。以火星岩浆洞栖居地为背景，设想人类在火星生活的状态与可能发生的多种行为。为后续的故事板设计做准备。
5-7周：构筑火星人类社会价值观，设想火星社会，建构设计的大背景。以火星实际地理自然条件和虚构大背景为基础，想象火星人类栖居地中发生的故事。
8-10周：根据故事板描绘的图景，思考转化为空间形式语言的方法；将人物关系和交往互动行为转译为空间组织逻辑。基于空间关系设想，探索与概念相适配的算法生成基础的空间形体。
11-14周：延伸算法研究，应用多重算法实现故事设定的空间功能。通过算法实现多层表皮与结构生形。梳理单体层面的不同系统与群落层面的组织逻辑。
15-16周：研究单体空间结构，厘清各层的结构与节点，与其对应的功能相适配;简化各层的关系与内部空间形成对位。研究群落组织模式，形成“单体组团——群落”的递进组织模式。精细化内部功能，研究功能空间的使用，回溯故事板，对应人物关系与空间关系。
如果有更多的时间，想对作品的哪些方面加以完善？
在这个项目中我们更注重的是世界观的搭建，希望构建一个新的M世纪，如果还有时间，我们希望将更多的精力投入到了故事性的构想，将人物关系和血肉变得更加丰满。也会再找一些基于历史原型的案例，比如说我们说提过的“全景敞视监狱”，或者是五月花号的航行资料和社会背景。
在最开始的人物构想中，我们也设想了第三类人，希望也可以落实到设计当中。
有什么经验和学弟学妹们分享~
设计课的学习固然必要。但我们认为更重要的、对于一个人产生根本性影响的“因缘”不能单靠课上发生。我们应该多读一点好的案例，多看一些好的东西，多和周围的人聊一聊，与不同的个体交流对于建筑、对于物质空间、对于“什么是好的”、对于世界的看法……这更有成长价值。
到高年级的时候就会觉得：设计课就像考试，是一个检验大家已有能力的过程。课程节奏很紧张，没有很大的宽容程度让同学边学边做。因此，需要更加重视平日的设计积累，“设计与生活是融为一体的“。
总之，大家要心态放平一点，秉持长期效益视野，坚信厚积薄发！
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