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: 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.
LunEx je koncipován tak, aby byl inovativní a zároveň realistický. To znamená, že jsme přesvědčeni, že je technicky možné vybudovat základnu podobnou LunEx ve velmi blízké budoucnosti, a to vše s technologiemi a prototypy, které jsou k dispozici již dnes. Abychom dále splnili standard realističnosti stavby, je celkový design kompaktní, ale praktický. Jako jedna z prvních měsíčních základen nemá být LunEx futuristickým měsíčním městem, ale spíše funkční základnou pro vědu. To je také důvod, proč nezamýšlíme trvalý provoz základny, ale mise nepřesahující šest měsíců. Astronauty budou převážně vědci a inženýři, kteří se budou střídat mezi misemi podobně jako na Mezinárodní vesmírné stanici. Hodnota tohoto výzkumu je bezpochyby obrovská.
Základní plán se skládá ze snadno sestavitelných modulů, které jsou propojeny krátkými tunely. Všechny základní zdroje, které posádka potřebuje, jsou na Měsíci v hojném množství a LunEx poskytuje všechny technologie pro jejich efektivní využití.

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.
Kráter je navíc velký, má průměr téměř 80 km a je relativně plochý - oba faktory jsou potřebné pro úspěšné vybudování funkční základny.

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.
Výhodou výstavby na Měsíci je, že kvůli nízké gravitaci mohou být stavby méně robustní než na Zemi, takže výstavba a doprava jsou jednodušší.
LunEx se skládá ze tří hlavních kopulí, které jsou propojeny krátkými tunely. Tvar kopule je nejvhodnější vzhledem k vysokému rozdílu tlaku s vnějším prostředím. Pokud se astronauti budou chtít vydat ven ze základny, udělají to tak, že nastoupí do skafandrů připevněných na vnitřní straně jednoho ze tří přechodových komor. Vzduchové uzávěry jsou zde pro všechny případy, protože únik by mohl být smrtelný.

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.
Dalším stálým nebezpečím je elektrostatický prach. Díky svému náboji ulpívá v podstatě na všech předmětech a může zničit elektrická zařízení. Abychom tomu zabránili, navrhli jsme naši základnu tak, aby se dovnitř nikdy nedostal žádný prach. Toho jsme dosáhli tím, že skafandry jsou připevněny na vnější stěně, což znamená, že astronauti do nich musí lézt zevnitř. Proto dochází k čistému oddělení a technická zařízení na základně nebudou kontaminována.
Další dvě nebezpečí, která se vyskytují nepravidelně a lze je těžko předvídat, jsou meteority a požáry. Velké meteory lze odhalit předem. Pokud je pravděpodobné, že dojde k nárazu, není jiná možnost než evakuovat základnu letem zpět na oběžnou dráhu nebo na Zemi pomocí vždy natankovaného lunárního modulu. Malé meteory pravděpodobně nezjistíme, proto je náš trup navržen tak, aby případným nárazům odolal. Dvouvrstvý trup je, speciálně konstruován tak, aby tuto hrozbu zastavil. Vnější plášť pohltí velkou část kinetické energie meteoru, ale přesto se rozbije. Tím se samotný meteor roztříští na mnoho menších částí, které pak může zpomalit voda mezi vrstvami. V případě zásahu základna zjistí náraz podle poklesu tlaku vody a vypustí veškerou vodu do nádrže, aby o ni nepřišla. Po opravě netěsnosti může být tlak opět obnoven.
Smrtelné nebezpečí ve vesmíru představuje také oheň. Hasicí přístroje jsou na dosah ruky po celé stanici, ale je tu ještě jeden důmyslný bezpečnostní prvek. Detektory kouře dokáží rozpoznat, ve které místnosti hoří, a spustí vodní sprinkler ve stropě, čímž se zvyšuje užitečnost konstrukce trupu.

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.
Dalším zdrojem je raketové palivo. Vyrobíme-li palivo na Měsíci, můžeme využít dodatečnou nosnost rakety pro další materiál. Použijeme raketu s vodíkovým pohonem. Vodík lze snadno získat elektrolýzou vody. V kombinaci s kyslíkem máme všechny ingredience pro pohon raketového motoru.

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.
Snaha o tak velký podnik slouží také dalšímu cíli. Jsme přesvědčeni, že je nutné, aby lidstvo rozšířilo svou přítomnost za hranice Země. Je to totiž klíčové pro zajištění našeho přežití jako druhu, pokud by se život na Zemi stal nemožným kvůli klimatickým změnám, válkám, technologiím atd. Základna LunEx bude stále závislá na stálém zdroji podpory ze Země, ale jejím účelem není být cílem, ale spíše odrazovým můstkem na cestě k vybudování lidské civilizace ve vesmíru.

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.



← Všechny projekty