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: Lichtenbergonauten
Georg-Christoph-Lichtenberg-Schule Kassel Německo 18
Externí prohlížeč pro 3d projekt
Popis projektu
LunEx je jednou z prvních lunárních osad lidstva. Bude to výspa lidstva, která stanoví nová měřítka pro vědu a průzkum. Základna bude domovem posádky 6 astronautů, kteří budou provádět vědecké experimenty v jedinečném prostředí Měsíce. Tyto experimenty připraví půdu pro veškerý budoucí výzkum vesmíru, a proto je vybudování lunární základny, jako je LunEx, pro výdaje lidstva za hranice Země klíčové. |
|||
Kde chcete postavit svůj měsíční tábor?
Základna LunEx bude postavena v údolí kráteru Peary na severním pólu Měsíce. Kráter Peary poskytuje řadu výhodných geografických vlastností, takže je vynikající volbou pro budoucí měsíční základnu. Jednou z klíčových výhod je existence téměř stálých oblastí světla i stínu v kráteru díky jeho extrémní poloze na pólu a navíc členitým horám na okraji, které trvale chrání určité oblasti před slunečním světlem. Tato jedinečná dualita vlastností je velmi žádoucí, protože lunární základna bude mít segmenty, které fungují buď na slunečním světle, nebo ve stínu pouze ve své špičce (např. fotovoltaický systém potřebuje stálou expozici světla), zatímco oblasti stínu omezují množství škodlivého slunečního záření, kterému budou astronauti vystaveni. Kromě toho se předpokládá, že v těchto oblastech trvalého stínu existuje vodní led, který je pro přežití astronautů klíčový. Jak plánujete postavit svůj měsíční tábor? Popište techniky a materiály, které použijete.
Hlavním materiálem pro konstrukci LunExu bude slitina hliníku a mědi, protože je lehká, poměrně pevná a zároveň se s ní snadno pracuje. Díky těmto vynikajícím vlastnostem se již v kosmickém průmyslu hojně používá. Pro všechny předměty, které nepotřebují být tak pevné, jako je například nábytek, použijeme ABS plasty. Záměrně jsme zavrhli myšlenku použít regolit jako stavební materiál, protože výroba by byla komplikovaná a spotřeba energie příliš vysoká. Montáž bude probíhat postupně. Všechny hlavní díly budou předem zkonstruovány na Zemi a odeslány na přistávací plochu v předstihu. Úkolem první posádky bude tyto díly sestavit. Hlavní výhodou zde je, že montáž je relativně snadná a lze omezit nákladnou údržbu, díly mohou být vyrobeny ve velmi vysoké kvalitě na Zemi. Prostředí na Měsíci je pro astronauty velmi nebezpečné. Vysvětlete, jak je váš měsíční tábor ochrání.
Měsíc je nebezpečné místo pro všechny živé organismy. Přítomnost člověka na Měsíci s sebou nevyhnutelně přináší rizika pro zdraví astronautů, avšak konstrukce LunExu je výrazně snižuje. Existují dvě velká rizika, která jsou přítomna neustále, radiace a prach. Nejnebezpečnější forma záření pochází ze Slunce a může způsobit značné škody na zdraví astronautů v podobě rakoviny nebo v extrémním množství, jako například při sluneční erupci, smrtelnou nemoc z ozáření. Tomuto problému se vyhneme tím, že v oblastech věčného stínu v kráteru Peary vybudujeme LunEx, čímž zablokujeme všechny radioaktivní částice. Existuje však také záření kosmického pozadí, které je méně škodlivé, ale stálé. Během šestiměsíčního pobytu by na astronauty nemělo působit příliš negativně, ale pro jistotu jsme LunEx odstínili silnou vrstvou kapalné vody mezi vnitřním a vnějším pláštěm. Voda má vynikající izolační vlastnosti, které výrazně sníží dávku záření pro astronauty. Vysvětlete, jak váš měsíční tábor poskytne astronautům:
|
|||
Voda
|
Potraviny
|
Elektřina
|
Vzduch
|
Voda se bude získávat pomocí nové technologie Aqua Factorem, kterou vynalezl Philip Metzger. Myšlenka tohoto konceptu spočívá v tom, že se budou nabírat a následně oddělovat malá zrnka smíšených materiálů. Zrnka ledu se pak vyčistí a roztaví, čímž se získá kapalná voda. Tato ledová zrnka jsou rozptýlena po celém povrchu Měsíce, ale my použijeme přístroj vedle velkých ložisek vodního ledu, o nichž se předpokládá, že se nacházejí v kráteru Peary. Tímto způsobem lze výrazně zvýšit účinnost, ale i kdyby se dosažení ledové vrstvy nepodařilo, základní zdroj vody je stále přítomen. Základna je propojena se strojem Aqua Factorem pomocí potrubí, a jakmile se voda dostane na základnu, je uložena v nádrži a ta v trupu. Aby nezmrzla a případně nepoškodila konstrukci základny, je neustále ohřívána. Recyklace vody a kyslíku bude probíhat podobně jako dnes na ISS. |
Aby byla společnost LunEx co nejvíce soběstačná, bude pěstovat vlastní potraviny pomocí vysokotlaké aeroponie (HPA). Tato metoda funguje na principu vytváření malých kapiček mlhy pod vysokým tlakem, které se používají k pěstování rostlin. Inovativní konstrukce s sebou přináší výhody v tom, že rostliny porostou velmi rychle a budou mít vynikající okysličení. Výsledkem je lepší nutriční složení. Rovněž je s nimi kompatibilních mnoho rostlin, což zvyšuje rozmanitost stravy astronautů. Navíc je možné kapacitu farmy snadno rozšiřovat. Celková flexibilita je pro úspěch lunární mise klíčová. Navzdory nesčetným výhodám samozásobení potravinami nejsou rostliny schopny splnit všechny nutriční požadavky, které posádka má, a proto je třeba některé potraviny dovážet ze Země, aby bylo zajištěno zdravé složení minerálů a vitaminů. |
Elektřina pochází z běžných fotovoltaických solárních panelů. Ty budou umístěny v místech trvalého slunečního svitu v kráteru Peary a propojeny kabelem se základnou v trvalém stínu. Díky stálému zdroji světla by měly být velké baterie zbytečné, ale o tom, zda jsou tyto oblasti vystaveny slunečnímu záření i během měsíční noci, se zatím diskutuje. První misi tedy zahájíme v lunárním létě a základnu opustíme po šesti měsících. Pokud je pravda, že je zde slunečnímu záření vystavena neustále, mohla by být základna aktivní neustále. Jako záloha bude sloužit malý akumulátor. |
Kyslík nebude přivážen ze Země, ale bude získáván z běžného regolitu na Měsíci pomocí metody In-situ resource utilization, což je nápad, který navrhl stážista ESA Sebastian Rohde. Funguje to tak, že se používá speciální forma elektrolýzy s iontovými kapalinami, které zůstávají ve vesmíru tekuté. Výhodou této moderní technologie je, že je opakovaně použitelná a funguje i při nízkých teplotách. Skutečnost, že na Měsíci je hojný regolit, znamená, že lze zajistit stálý přísun kyslíku. Po zpracování bude kyslík na základně smíchán s oxidem uhličitým, aby nehrozil výbuch. Když bude koncentrace CO2 příliš vysoká, lze jej jednoduše vypustit ven ze základny. |
Vysvětlete, jaký bude hlavní účel vašeho měsíčního tábora (například: komerční, vědecké a/nebo turistické účely).
Základna LunEx bude jednou z prvních, které budou na Měsíci postaveny. Z tohoto důvodu má sloužit především jako model pro budoucí formy lidské přítomnosti ve vesmíru a také k provádění různých vědeckých experimentů. Mikrogravitace i samotný Měsíc jsou vynikajícími objekty pro experimenty, které poskytnou cenné nové poznatky a technologie využitelné jak ve vesmíru, tak na Zemi. |
|||
Popište den na Měsíci pro posádku astronautů z Moon Campu.
Běžný den astronautů začíná ráno, kdy se všech šest členů posádky probudí ve stejnou dobu. Záměrně se vyhýbají pracovním směnám, protože přítomnost více lidí kolem výrazně zlepšuje psychickou pohodu astronautů. Pouze v případě, že experiment vyžaduje neustálý dohled, budou směny plánovány podle potřeby. Nejprve všichni astronauti společně posnídají. Jídlo bude zčásti vlastní výroby z aeroponické farmy na základně a zčásti přivezené ze Země, aby byl zajištěn zdravý přísun životně důležitých živin, které nelze sklízet z farmy. Během snídaně bude řízení mise na Zemi informovat posádku o denním programu. V běžný den bude pravděpodobně třeba provést několik experimentů a jednu práci na údržbě základny. V tomto příkladu budou astronauti zkoušet způsoby, jak zúrodnit regolit. Takto rozsáhlý experiment lze provést pouze na Měsíci a poskytuje cenné poznatky, které napájejí budoucí kolonie na Měsíci nebo na Marsu. Také dva inženýři se vydají mimo základnu, aby zkontrolovali a případně opravili solární panel, který nevyrábí elektřinu. Nastoupí do skafandrů připevněných k základně a projdou se po kabelu, který vede ze stínu, kde je LunEx umístěn, do stále osluněných oblastí kráteru Peary, kde se panely nacházejí. Během dne se posádka bude střídat v posilovně, aby se předešlo negativním účinkům mikrogravitace na organismus. Po skončení denní práce se posádka opět sejde ke společné večeři. Poté je trocha volného času, kdy může zavolat rodině a přátelům na Zemi, zahrát si s ostatními astronauty nějaké hry nebo jen tak pozorovat měsíční krajinu přes jedno z tlustých periskopových oken. Na závěr dne se všichni astronauti shromáždí ve spací místnosti, aby si po náročném, ale smysluplném dni na Měsíci dopřáli zasloužený odpočinek. |