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: Ženský vesmírný jam

IES Cervantes  Madrid    Španělsko 17, 16

Externí prohlížeč pro 3d projekt

Popis projektu

Využití zdrojů in situ (ISRU) se využije ke snížení rizika a nákladů na výstavbu a provoz lunární základny.
Náš Moon camp obsahuje různé moduly pro každodenní život, komunikaci, výrobu potravin, výrobu paliva a vody, skladování a další zařízení, včetně prostoru pro volný čas.
Jednotlivé propojené moduly budou tvořit různé polokulovité budovy pokryté regolitem. Udělali jsme to proto, abychom usnadnili pohyb astronautům, kteří budou chráněni před slunečním zářením. Tyto budovy tvoří geometrické struktury, navrstvené nad podzemními místy, kde budou lidé spát vysoce chráněni. V podzemí budou také umístěny některé zásoby vody a potravin.
Pro její dlouhodobý provoz budou zapotřebí autonomní nebo ze Země řízené konstrukční systémy, včetně roverů a robotů. Tato zařízení jsou schopna pracovat v podmínkách snížené gravitace (1/10 gravitace Země). Pro stavbu rozmanitých budov budou použity velkoplošné 3D tiskárny, stejně jako autonomní systémy elektrolýzy pro výrobu kyslíku a další systémy pro komunikaci a výrobu paliva.
Každodenní život na Měsíci vyžaduje výrobu potravin in situ. To předpokládá skleník pro pěstování zeleniny na obohacené měsíční půdě. Různými postupy lze kombinovat výrobu vody a živin z regolitu i z lidské moči a odpadů. Komunikace se Zemí bude díky odborným znalostem a zázemí vesmírných agentur snadno uskutečnitelná. To bude možné díky různým sondám, které již byly vypuštěny a v současné době se pohybují ve vesmíru.

Kde chcete postavit svůj měsíční tábor?

Slunce svítí nejvíce na skrytou tvář Měsíce. Pokud umístíme náš tábor na tuto oblast, budeme díky velkému množství slunečního světla získávat elektřinu pomocí solárních panelů. Kromě toho bychom ho chtěli umístit na jižním pólu. Jsou tam hluboké tmavé krátery plné ledu a chemických prvků, z nichž bychom mohli získávat kyslík, vodík, vodu, palivo... Navíc bychom mohli z ledu získávat vodu, aniž by nám došla.

Z našeho pohledu je nejlepší umístit náš tábor na jižním pólu a na skryté straně Měsíce. Tímto způsobem bychom měli více světla, ledu a mohli bychom zabránit tání. Jelikož tento satelit nemá atmosféru, čím blíže bychom byli k jižnímu pólu, tím menšími teplotními výkyvy bychom trpěli, protože bychom měli kolem sebe ledové bloky.

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

Stavba měsíčního tábora vyžaduje použití materiálů, které lze získat na Měsíci, známých také jako ISRU. Jedním z těchto zdrojů, které lze nalézt v hojném množství, je regolit. Má mnoho využití, například pro získávání kyslíku, ale umožňuje také tvorbu cihel pro měsíční základnu. Skládá se z prachu, půdy, kusů čedičových hornin a dalších materiálů, které lze získat na jakémkoli planetárním povrchu. Jedná se o tvrdý a kompaktní materiál.
Základna bude postavena z cihel, které vzniknou smícháním regolitu a moči astronautů a budou použity k výrobě betonu. Regolit bude tvořit cihly prostřednictvím speciálních 3D solárních tiskáren, které navrhují DIR, ESA-ESTEC a DIR.
Základna měsíce bude mít kulovitý tvar. Důvodem je tlak vzduchu, který bude působit směrem ven, takže základna musí simulovat strukturu hyperbarické komory, která vydrží velké tlaky. Stropy musí být nízké kvůli velkým seismickým pohybům, které se vyskytují na povrchu Měsíce, a kvůli úspoře materiálu a času, který může být použit na vytvoření různých modulů, z nichž se základna skládá. V základně budou trubkové chodby spojující jednotlivé moduly. část základny bude vybudována pod zemí kvůli lepší ochraně před škodlivým slunečním zářením (ložnice, sklady potravin a vody).

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

Měsíc se nachází uvnitř heliosféry, kterou vytváří Slunce a která ho chrání před většinou kosmického záření. Jelikož se však nachází mimo magnetosféru, ochranné magnetické pole Země, které odráží většinu slunečních částic, dostává se na něj vysokoenergetické sluneční záření. Toto ionizující záření způsobuje různé formy biologického poškození biomolekul, buněk a tkání, což může být škodlivé pro duševní zdraví astronautů, což u nich vede ke změnám chování, únavě či vysoké míře stresu, nebo jim dokonce může způsobit rakovinu. Abychom se vyhnuli těmto negativním účinkům na astronauty, pracovali bychom především s přírodními zdroji z Měsíce. K budování infrastruktury bychom použili regolit, a to díky jeho prokázanému ochrannému účinku proti radiaci. Kromě toho bychom spací modul, všechny zásoby a sklad potravin umístili do měsíčních podzemních jeskyní, které fungují jako přírodní zmírňovače radiace.

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

Základna bude umístěna na jižním pólu Měsíce, aby bylo možné získávat vodu z ledu. Na základně se bude shromažďovat a filtrovat pro pozdější použití. Kromě toho budeme získávat další vodu z kráterů v blízkosti osady. Tyto krátery obsahují led a chemické prvky. Budeme moci získat atomy vodíku a kyslíku, z nichž se vytvoří molekuly vody. Led bude shromažďován a filtrován na základně pro jeho pozdější využití. Vodu budeme získávat také z regolitu, metanu a z lidského odpadu.

Zelenina a ovoce se budou pěstovat ve skleníku. Půda se bude skládat z regolitu, vody a lidského odpadu. Musí být také bohatá na dusík. Tlak uvnitř skleníku bude podobný tlaku zemské atmosféry. V táboře bude kruhový vodní okruh, který bude přebytečnou vodu přesměrovávat do skleníku. Cílem je zalévat rostliny uvnitř skleníku. Potraviny budou uloženy ve skladu poblíž kuchyně. Kromě potravin ze skleníku budou astronauti ze Země vozit zpracované balíčky s potravinami.

Elektřinu lze získávat ze solárních panelů, protože na Měsíci se díky absenci atmosféry nebo ionosféry získává více energie. Záření je však 1000krát větší než na Zemi, takže může solární panely poškodit nebo snížit jejich účinnost.
Mohlo by se použít i palivo získané z regolitu, protože existují metody jeho získávání. Nejúčinnější metodou je využití neradioaktivního helia-3, které se na Měsíci vyskytuje, ke štěpným reakcím.
Energie bude uložena v supravodivých bateriích a bude k dispozici během měsíční noci, kdy je jí nejvíce potřeba.

Pro získání kyslíku je jednou z nejlepších možností využití měsíčního regolitu, který ve svém složení obsahuje 45% kyslíku. Je chemicky vázán na kovy, takže je obtížné z něj získat atomy kyslíku. Proces vyžaduje komoru, v níž je regolit ponořen do sloučenin roztavené soli o teplotě 950 °C a prochází jí proud vzduchu. Díky tomu se spustí proces extrakce kyslíku. Nedávný výzkum zlepšuje teplotní požadavky na získávání kyslíku. Je zřejmé, že to musí být doplněno metodami recyklace kyslíku. Nejúčinnější z nich, která je v současné době k dispozici, je známá jako roxin.

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

Hlavní účel je vědecký, zaměřený na průzkum měsíčního povrchu a jeho materiálů. Umožní také vědcům experimentovat v jiných tlakových, radiačních, gravitačních a vlhkostních podmínkách, než jaké panují na Zemi. Existuje i další vědecký účel, který spočívá ve vytvoření raketoplánu na Mars nebo jiné mise. Vzhledem k tomu, že na Měsíci není gravitace, je start raket snazší. Kromě toho lze Měsíc využít jako tranzitní prostor pro cestu astronautů na Mars, až bude dosaženo optimálního času pro cestu.

Měsíc má technologicko-průmyslový účel, protože je bohatý na materiály a minerály, které jsou zajímavé pro různé využití, jako je titan a další vzácné kovy. Existuje několik podniků, které se již zaměřují na využívání těchto zdrojů. Kromě toho existuje několik společností zaměřených na možnosti turistického využití, ale to je dlouhodobý záměr.

Popište den na Měsíci pro posádku astronautů z Moon Campu.

Vzhledem k tomu, že světelný den na Měsíci trvá 14 pozemských dní a že lidské tělo není schopno vydržet tolik hodin bez spánku, budeme vycházet z pozemského dne (24 hodin), který by byl podobný dni na Mezinárodní vesmírné stanici.

Den rozdělíme na tři různé části: pracovní období (přibližně 12 hodin), období odpočinku (4 hodiny) a období spánku (8 hodin).

Na začátku budou mít astronauti hodinu (první z odpočinkové doby) po probuzení na to, aby zahřáli své tělo fyzickým cvičením. Protože gravitace na Měsíci je desetkrát nižší než gravitace na Zemi, svaly a orgány se v důsledku změny krevního tlaku mění a slábnou. Z tohoto důvodu je nezbytná kompletní fyzická příprava na začátku dne. Po tréninku se všichni členové posádky sejdou v kuchyni, aby se mohli nasnídat. Poté provedou poradu v telekomunikačním modulu, aby si rozdělili denní úkoly.
Tímto okamžikem začne pracovní doba. Úkoly spojené s údržbou stanice zahrnují: revizi hladiny vody a paliva v nádržích. Je třeba zkontrolovat úroveň světla, vlhkosti, tlaku a teploty ve skleníku. Ze solárních panelů musí být odstraněn měsíční prach, aby se zajistilo jejich správné fungování, a také vyčištění bezpilotních letounů a roverů, odstranění prachu a zbytků regolitu pomocí ultrazvukového praní, pokud je to potřeba. Zbytek činností, které je třeba provádět během pracovního dne, by souvisel s účely usazení na Měsíci, které již byly zmíněny v jiné části.

Mezi jednotlivými úkoly bude v první polovině dne oběd a odpočinek, kdy se všichni sejdou na zhruba hodinu v jídelně. Po skončení všech povinností, přibližně v polovině dne, budou mít asi 2 hodiny volného času, než se navečeří a půjdou opět spát, aby si astronauti mohli dopřát přiměřené množství spánku (8 hodin).



← Všechny projekty