moon_camp

Moon Camp Pioneers Galerie 2020-2021

Úkolem každého týmu v soutěži Moon Camp Pioneers je navrhnout ve 3D kompletní měsíční tábor pomocí aplikace Fusion 360. Musí také vysvětlit, jak budou využívat místní zdroje, chránit astronauty před nebezpečím vesmíru a popsat obytné a pracovní prostory.

Tým: Vesmírný úl

Publiczne Liceum Ogólnokształcące Uniwersytetu Łódzkiego im. Sprawiedliwych wśród Narodów Świata  Lodž    Polsko 16, 15

Externí prohlížeč pro 3d projekt

Popis projektu

Naše základna je základem skutečné soběstačné kolonie na Měsíci. Při jejím navrhování jsme se zaměřili na co největší soběstačnost a funkčnost jednotlivých prvků, přičemž jsme pamatovali na to nejdůležitější, tedy na pohodlí astronautů, kteří v ní budou pobývat. Doplňky, jako je uměle řízený denní a noční cyklus nebo přítomnost rostlin v místnostech, by měly snížit stres astronautů a postarat se o jejich duševní zdraví. Základna je navržena pro minimálně 4 osoby, ale při větším počtu může rozdělení do čtyřčlenných obytných modulů přispět k vytvoření pocitu malých komunit, což usnadní práci a rozdělení povinností. Umístění i vybavení základny umožňuje provádět četné experimenty a efektivně provádět další rozšiřování prostoru.

Kde chcete postavit svůj měsíční tábor?

Rozhodli jsme se postavit měsíční základnu na jižním pólu Měsíce, na okraji kráteru Shackleton. Podle našich nejlepších znalostí se v něm nachází vodní led a další těkavé látky. Případná přítomnost vody by vyřešila problém s jejím získáváním a nevyžadovala by její nákladnou dodávku ze Země. Umístění naší základny na jeho okraji by také výrazně zjednodušilo problém zásobování základny elektřinou. Na okraj kráteru přichází sluneční energie téměř nepřetržitě, takže by zde byla možnost prakticky nepřetržité přeměny sluneční energie na energii elektrickou pomocí solárních panelů. Znamená to také, že zde budou menší teplotní výkyvy,které by mohly být nebezpečné pro součásti náchylné k tepelné roztažnosti. Podle topografických map oblasti má sklon asi 6-7 stupňů, což se projevilo v našem modelu.

Jak plánujete postavit svůj měsíční tábor? Popište techniky a materiály, které použijete.

Nejprve bude vysláno průzkumné vozítko. Jakmile najde vhodné místo, připraví rovnou plochu, na které přistane dílna s rovery, solárními panely a 3D tiskárnami uvnitř. Rovery budou autonomní, nicméně komunikační zpoždění mezi Zemí a Měsícem je dostatečně krátké na to, aby člověk mohl rover v případě problému účinně ovládat. Zpočátku bude dílna sloužit jako operační základna, bude vybavena bateriemi a schopna vyrábět náhradní díly pro roboty. Střechu, stěny a většinu nábytku základny plánujeme vytisknout 3D tiskem z lunárního betonu, jehož hlavní složkou je lunární regolit, surovina hojně se vyskytující na povrchu Měsíce. Základna se bude skládat ze šestiúhelníkových místností, aby se maximalizovala efektivita využití materiálu a usnadnilo se její rozšiřování. Vnitřek místností by byl potažen vrstvou syntetického kaučuku, což by umožnilo jejich naplnění atmosférou. Tlak vzduchu uvnitř by byl dostatečný na to, aby udržel váhu ~4 metry silného radiačního štítu z regolitu. Aby se minimalizovalo množství prachu, které by obyvatelé mohli vnést dovnitř základny, skafandry by nikdy nevstupovaly přímo do základny, místo toho by do nich posádka mohla vstupovat poklopy na zadní straně. Po dokončení procesu tisku může být ze Země spolu s přilétajícími astronauty přivezeno i další potřebné vybavení, které bude rozmístěno na povrchu Měsíce.

Prostředí na Měsíci je pro astronauty velmi nebezpečné. Vysvětlete, jak je váš měsíční tábor ochrání.

Prostředí na Měsíci je velmi nebezpečné, takže jednou z našich priorit je zajistit plnou bezpečnost astronautů, kteří se na základně nacházejí. Jedním z hlavních nebezpečí, které na lidi na Měsíci čeká, je kosmické záření, které je až 200krát silnější než na Zemi. Bylo však prokázáno, že v blízkosti velkých kráterů je úroveň radiace nižší, takže umístění naší základny v kráteru Shackleton tento problém částečně vyřeší. Dodatečnou ochranu poskytnou také stěny základny, které jsou asi 4 metry silné a jsou vyrobeny z měsíční půdy. Tyto stěny budou rovněž poskytovat ochranu před mikrometeority a extrémně nízkými teplotami, které se na Měsíci vyskytují.

Vysvětlete, jak váš měsíční tábor poskytne astronautům:
Voda
Potraviny
Elektřina
Vzduch

ISS má v základu 2000litrovou nádrž na vodu pro šestičlennou posádku. Naše základna však bude vodu využívat také pro pěstování rostlin, zvířat a mikrobů a elektrolýzu vody. Pro uspokojení této potřeby bude mít naše základna zásobu vody o maximální kapacitě přibližně 30 000 l - to také usnadní další rozšiřování základny. Astronauti si s sebou přivezou trochu vody, ale většinu vody budou rovery získávat z nedalekých těkavých ložisek v kráteru Shackleton. Vydýchaná voda bude zpětně zachycena jednotkou na úpravu vzduchu a vrácena zpět do zásoby vody. Moč bude filtrována a znovu zavedena do nádrží. Veškerý biologický odpad bude recyklován a podle možností použit jako hnojivo pro rostliny a potrava pro zvířata nebo mikroby.

Hydroponické pěstování bude hrát klíčovou roli při získávání potravin na stanici. Hydroponické zahrady budou využívat LED diody s vybranými vlnovými délkami světla (tj. převážně červené), aby se minimalizovaly energetické ztráty. Každá osoba, která se vydá na Měsíc, bude mít předem stanovenou individuální stravu, která pokryje její celkovou kalorickou potřebu a také makro- a mikroprvky. Podle těchto údajů bude možné předem naplánovat poměry pěstovaných rostlin. Kromě toho plánujeme získávat bílkoviny ve formě tzv. kultivovaného masa. Tato technologie je stále pokročilejší, a proto bychom ji rádi využili v naší základně. Zpočátku by se zásoby kmenových buněk dovážely ze Země, ale časem, až bude zvládnut chov zvířat na základně, by se buňky odebíraly přímo z nich. Tím, že astronautům poskytneme přístup k plnohodnotným pokrmům, které budou vypadat co nejpodobněji těm, které se jedí na Zemi, budeme pečovat o jejich fyzické i duševní zdraví.

Protože se naše základna nachází na části Shackletonova okraje, která je "vrcholem věčného světla", bude na ni dopadat téměř nepřetržité sluneční záření. Díky tomu se bude moci po většinu času živit pouze sluneční energií. Pro operace s vysokým odběrem, jako je elektrolýza vody nebo rafinace kovů in situ, je však zásadní skladování energie, a také stále existují noci, které mohou trvat až sedm pozemských dní. Pro řešení těchto problémů bude základna disponovat řadou řešení pro skladování energie. Zpočátku bude využívat lehké lithium-iontové baterie a solární panely dodávané ze Země, později se rozšíří o solární panely a baterie z tekutých kovů konstruované in situ. Pokud by se ukázalo, že stavba baterií je neproveditelná, mohla by být vybavena velkými setrvačníky vyrobenými ze stlačeného regolitu zavěšeného pomocí maglevu stabilizovaného otáčením (absence atmosféry a nízká gravitace usnadňují jejich provoz mnohem více než na Zemi).

Kyslík bude získáván z několika procesů. Bude produktem fotosyntézy v hydroponických zahradách a vedlejším produktem rafinace oxidů kovů elektrolýzou. Mohl by se také získávat elektrolýzou vody, ale bez oxidačního činidla by byl vyrobený vodík jako palivo nepoužitelný. Vzhledem k tomu, že uhlík je na Měsíci omezeným zdrojem, budeme se snažit recyklovat co nejvíce CO2 pomocí fotosyntézy. Inertní plyny, jako je dusík a argon, nepodléhají žádným reakcím, takže by mohly být využívány donekonečna za předpokladu, že nedojde k úniku. Vodní pára vznikající při dýchání bude zachycena a znovu zavedena do vodních zdrojů.
V případě nouze mohou být kyslíkové svíčky použity jako rychlý a spolehlivý zdroj dýchatelného vzduchu.

Vysvětlete, jaký bude hlavní účel vašeho měsíčního tábora (například: komerční, vědecké a/nebo turistické účely).

První skupiny astronautů vyslaných na naši základnu se budou snažit seznámit s prostředím na Měsíci a provádět nejnutnější vědecké experimenty. Významnou roli ve výzkumu bude hrát studium reakcí lidí a zvířat na dlouhodobý pobyt na Měsíci a také zdokonalování zemědělských technologií, telekomunikací a výroby energie, které bude možné později využít na Zemi. Základna snad bude sloužit také jako meziplanetární uzel, který bude schopen zásobovat lodě vydávající se na Mars potravinami a palivem. V budoucnu by mohla být díky nižší gravitaci zdrojem levnějšího materiálu pro stavbu velkých vesmírných zařízení a lodí. Flexibilita naší základny také umožňuje rozšířit základnu a odchýlit se od jejích původních cílů a zaměřit se na více komerčních příležitostí, turistiku nebo rozvoj velkých kolonií.

Popište den na Měsíci pro posádku astronautů z Moon Campu.

Při navrhování naší vesmírné základny jsme zjistili, že nejefektivnějším systémem práce by bylo přizpůsobit každému astronautovi jeho denní rozvrh. To usnadní plnění specializovaných úkolů a umožní alespoň dvěma lidem zůstat vzhůru, a to i v případě malé posádky. Plány na každý den budou zpočátku zasílány z řídicího střediska na Zemi a s rozvojem základny budou jednotliví členové posádky zodpovědní za jejich sestavování pro zbytek skupiny.

Na začátku dne, po přípravě do práce, se astronauti jdou podívat na nejnovější informace na monitoru, který je zároveň informuje o jejich aktuálních povinnostech, přizpůsobených jejich specializaci. Úkolem některých bude provádět výzkum, experimenty a pracovat v laboratoři, jiní se budou zabývat péčí o zvířata a pěstováním rostlin, zatímco další budou kontrolovat práci modulů základny, opravovat aktuální škody a udržovat technický stav roverů.

Po přečtení rozvrhu se astronauti vydají do společenské místnosti, kde si dají personalizovanou - stejně jako u všech ostatních jídel - snídani.

Astronauti pak řeší zadané úkoly. Po splnění prvních úkolů jdou astronauti do tělocvičny spojené s lékařskou místností a tam se seznámí se svým osobním tréninkovým plánem na aktuální den. Po tréninku se astronauti opět vydají do společenské místnosti na druhé jídlo. Bude velmi důležité naplánovat den tak, aby se časy jídla astronautů co nejvíce překrývaly, samozřejmě někteří budou mít oběd a jiní večeři. Smyslem je však zajistit lidský kontakt a vybudovat mezi astronauty pocit společenství.

Po obědě, pokud to aktuální situace dovolí, mají astronauti volno. Mohou se zabavit videohrami, virtuální realitou, knihami nebo hudbou. Mohou také zavolat své rodině nebo strávit nějaký čas s ostatními astronauty či zvířaty. Pak se na nějakou dobu až do večera vrátí ke svým povinnostem. Na konci dne jdou na večeři a do svých ložnic. Takto vypadá průměrný klidný den na naší měsíční základně.



← Všechny projekty