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: Moon_Squad

Gymnázium am Wall  Verden    Německo 16, 17

Externí prohlížeč pro 3d projekt

Popis projektu

Naše měsíční tábory  hlavním účelem je bezpečná a zodpovědná základna pro lidi na Měsíci. Chceme dát lidstvu novou inspiraci, aby se zvýšil zájem o oblasti vzdálené od naší Země, a ukázat nové technické možnosti. Potřebujeme zapojit mladé lidi, kteří jsou nadšeni pro rozvoj kosmonautiky, abychom dosáhli nových velkých milníků.

Celkově se náš Moon camp skládá z jednotlivých voštinových modulů, aby byla zajištěna modularita základny a možnost rozšíření našeho tábora. Rozvoj tábora je velmi flexibilní, protože vozítko pro 3d tisk umožňuje možnost tisknout moduly podle potřeby.

Dále budeme mít k dispozici parkoviště pro naše rovery a startovací plochu pro zásobovací a evakuační rakety, která je umístěna v dostatečné vzdálenosti od tábora, aby byla zajištěna bezpečnost našich astronautů.

Tábor a posádku chráníme před nebezpečím a zároveň umisťujeme životně důležité moduly do měsíční půdy, abychom zajistili přirozenou ochranu před mikrometeority a radiací.

Jednotlivé moduly jsou navíc od sebe odděleny speciálními vraty, která lze v nebezpečné situaci zavřít.

Na začátku výstavby táborů je k dispozici jen malé množství prostředků. Proto je tábor prvních několik let závislý na zásobování ze země. Nakonec chceme vybudovat zcela soběstačný tábor, který se v budoucnu stane nezávislejším. 

Kde chcete postavit svůj měsíční tábor?

Rozhodli jsme se postavit tábor v oblasti severního pólu, protože v hlubokých kráterech je k dispozici vodní led.

Kromě toho jsou teploty na severním pólu Měsíce mimo krátery velmi mírné a Slunce svítí téměř celý den, což zajišťuje část výroby energie.

Zároveň stavíme tábor na okraji kráteru, abychom snížili riziko dopadu meteoritu a radiace. Přesto stavíme tábor těsně na okraji kráteru, abychom zabránili úplné tmě na základně a abychom dosáhli každého důležitého technického zařízení, které je umístěno mimo kráter. Nakonec jsme část měsíčního tábora umístili do stěny kráteru, abychom zvýšili bezpečnost.

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

Na Měsíc bude nejprve vysláno autonomní vozítko, které bude těžit měsíční půdu. Pomocí speciálního výrobního procesu, který je v současné době vyvíjen na Zemi, vyrobíme půdu použitelnou pro 3d tisk roveru, z níž postavíme plášť pro moduly. Tato metoda ušetří spoustu času, nákladů a zabrání astronautům před radiací, mezi kterou by museli trpět, když by potřebovali postavit tábor.

Kromě toho rover těží do stěny kráteru, aby zde vybudoval jeskyni, v níž budou umístěny nejdůležitější moduly.

Uvnitř vytištěných skořápek vytvoří Rover speciální a velmi odolnou plastovou bublinu s hliníkovým rámem, která vytvoří bezpečné prostředí pro první astronauty.

Po vybudování úkrytu pro astronauty je do měsíčního tábora odesláno vybavení životně důležitých modulů, které zahrnuje systémy podpory života a první zásobování vzduchem a potravinami.

Na začátku bude mít Moon camp posádku 5 lidí, aby bylo zajištěno, že na každý důležitý obor, jako je technika nebo medicína, bude mít svého specialistu.

V budoucnu se tábor rozšíří a bude podporovat více než 10 osob.

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

Velkou výzvou je radiace vesmíru a dopady meteoritů, které by mohly zničit důležité moduly a ohrozit posádku. Proto stavíme nejdůležitější moduly v jeskyni ve stěně kráteru. 

Současně se zbytek modulu, který není umístěn ve stěně kráteru, chrání položením vrstvy  měsíční půdy (76 cm stačí k tomu, aby moduly nebyly vystaveny radiaci) nad moduly. 

Kromě nebezpečí, které vesmír přináší, je posádka zatížena izolací od lidí na Zemi, a proto má neustálý kontakt se svými přáteli a rodinou na Zemi prostřednictvím VR setkání. Aby byla posádka chráněna před úbytkem svalů, má každý den pevně stanovené časy tréninku.

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

Místo našeho měsíčního tábora je vybráno záměrně, protože v hlubokých oblastech kráteru se vyskytuje vodní led. Proto bychom mohli do podzemí kráteru vjet s autonomním vozítkem, které speciálním zesíleným vrtákem těží vodní led a dopravuje ho do tábora. V částech kráteru není světlo, a proto musí být rover napájen bateriemi. Vodní led bude roztaven pomocí odpadního tepla z atomového reaktoru a soustředěného slunečního světla.
Současně při výrobě vody dochází k metanaci, která přeměňuje Co2 v dýchacím vzduchu na vodu. Dalším produktem reakce je metan, který by se dal použít jako raketové palivo pro vesmírnou loď společnosti SpaceX.
Vznikající voda nemá živiny, a proto získáváme živiny pro vodu a rostliny ze země.

Zásoby potravin na začátku tábora musí být standardní astronautská strava, ale v budoucnu se bude vyrábět ve skleníku. Tento skleník nemá okna, protože by byla potřeba velmi silná vrstva skla kvůli záření.

Princip naší produkce potravin je založen na "podzemním zemědělství", při kterém je sluneční světlo napodobováno světlem LED a půda je tvořena pěstebním médiem. Živný roztok umožňuje vysoký výnos plodin. Jako hnojivo se používají výkaly.

Pěstební médium se skládá z dřevěných vláken a je velmi lehké, proto by se dalo snadno poslat na Měsíc. Zavlažování je autonomní. Stejným principem, který byl vyvinut na "Neumayerově_stanici" v Antarktidě, se vyrábí i potraviny.

Určité bílkoviny, které jsou potřebné k životu, však posíláme ze Země. Proto nelze dosáhnout úplné nezávislosti.

Na povrchu Měsíce je k dispozici velké množství slunečního světla, které se pomocí slunečních kolektorů přemění na energii. Přesto bychom potřebovali mnoho slunečních kolektorů, abychom vyrobili dostatek energie, zejména pro těžební a stavební procesy vozítek. Kromě toho se domníváme, že sekundární zdroj energie je povinný, např. v případě dopadu meteoritu do pole slunečních kolektorů, který by mohl způsobit životu nebezpečný pokles výkonu.

Proto se hlavní energie vyrábí z atomové energie, která je založena na podmořském tlakovodním reaktoru. Odpadní teplo se využívá k vytápění tábora a k zajištění potřebného tepelného tepla při metanaci. Později toto teplo využíváme k tání vodního ledu.

Dále se energie ukládá do zásobníků vodíku, který se vyrábí elektrolýzou, a metanu z metanizace a budeme potřebovat akumulátory pro mobilní zařízení (rovery atd.).

Abychom minimalizovali dopravu vzduchu ze Země, vyráběli jsme hlavní množství kyslíku na Měsíci.
Pomocí elektrolýzy oddělujeme vytěžený vodní led na vodík a kyslík. Kyslík by se dal použít k dýchání.
Kromě toho oddělujeme rudy z měsíční půdy na kyslík a kovový prášek, který se používá pro 3d tisk.

Velkou část použitého vzduchu chceme znovu využít, a proto je vzduch veden do skleníku, kde CO2 reaguje s rostlinami fotosyntézou a vytváří kyslík.

Kromě toho vysazujeme rostliny, které filtrují jedovaté plyny, jako je formaldehyd. Chceme použít například zelené lilie, které mají vysoký filtrační účinek (podle "studie o čistotě ovzduší" od NASA).

Abychom v táboře vytvořili podobný dýchací vzduch jako na Zemi, pošleme do tábora na začátku dusík.

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

Zpočátku je měsíční tábor využíván pouze z vědeckých důvodů. Jedním ze zásadních šetření je dokumentace dlouhodobých následků pobytu v táboře. Mise na ISS netrvaly déle než 1 Rok. Proto nejsou známy dopady dlouhodobé tepelné izolace pro budoucí mise např. na Mars. Zároveň není mnoho poznatků o tom, jak astronauty zásobovat potravinami a energií, které jsou pro kolonizaci Marsu nezbytné. 

Kromě toho by měl být náš měsíční tábor vyzkoušen jako nákladiště pro budoucí mise. 

Kromě toho chceme postavit radioteleskop, který by mohl najít nové objevy ve vesmíru a poskytnout informace pro fyzikální problémy. 

Náklady na tábor jsou vysoké, a proto by jej mohli navštívit i někteří turisté. Nakonec by měl tábor také inspirovat mladé lidi ke STEM_třídám a průmyslovým odvětvím. 

Popište den na Měsíci pro posádku astronautů z Moon Campu.

Aby byl umožněn co nejlepší vědecký výzkum a zkoumání, stejně jako regulovaná péče a bezpečnost, bude posádka Měsíčního tábora složena z astronautů, kteří mají široké spektrum znalostí v mnoha různých oblastech. Astronauti budou pracovat na směny, aby byl dostatek osob vzhůru a mohli v případě nouze reagovat na případná nebezpečí. Jednotlivé směny se budou hodinu překrývat, aby astronauti z jednotlivých směn mohli vyhodnotit všechny události společně. Přizpůsobíme se běžnému 24hodinovému pozemskému dni s 13hodinovými směnami. 

Po začátku směny se astronauti probudí, nasnídají se a připraví se na práci. Každý den astronauti pracují v laboratoři a provádějí experimenty. Poté sepisují protokol, aby všechny výsledky bezpečně uchovali. 

Zároveň se posádka zavazuje, že bude alespoň 2 hodiny denně sportovat, aby snížila úbytek svalové hmoty a hustoty kostí, který je způsoben nízkou gravitací.

Později mají astronauti volný čas, ve kterém mají možnost kontaktovat osoby na Zemi, aby minimalizovali psychický stres z izolace. 

Kromě toho je každý systém v táboře denně řízen inženýry s cílem regulovat výkon reaktorů a chlazení palivových tyčí.

Kromě toho je třeba zachovat funkci životně důležitých systémů a kontrolovat hladinu kyslíku, aby se v případě vysoké hladiny CO2 aktivovala metanizace. Rostliny se také osvědčily a mohly by se sklízet, až budou dostatečně velké.

Astronauti se také zavázali, že budou dvakrát týdně navštěvovat staničního lékaře a provádět běžné kontroly.

Aby bylo možné v případě nouze evakuovat tábor nebo dopravit zraněného člena posádky na zem, je třeba zkontrolovat a připravit evakuační raketu. Obecně by měly být připraveny rakety, které zásobují tábor nebo dopravují experimenty zpět na Zemi.

Celkově jsou všechny rovery a moduly ověřeny, aby všechny systémy fungovaly.

V případě nouze se v řídicích modulech v táboře rozezní varovná siréna, která signalizuje problém, který je třeba okamžitě vyřešit. 

Tento denní režim umožňuje zodpovědný provoz našeho Moon Campu a zahrnuje všechny důležité aspekty pro zajištění bezpečnosti posádky. Na Táboře se předpokládá normální rytmus Země, aby astronauti dostali normální den.



← Všechny projekty