moon_camp

Moon Camp Pioneers Galerie 2021-2022

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.

Team: Lunastro 11

Albert-Einstein-Gymnasium  Berlín    Německo 16   6 / 2


Externí prohlížeč pro 3d projekt

Popis projektu

Na Měsíci poblíž severního pólu budeme žít ve skleněné kopuli uvnitř měsíčního kráteru poblíž severního pólu. Průměr kráteru by měl být asi 50 metrů. V této kopuli vybudujeme plošinu pro plantáže a akvaponický systém s akváriem sahajícím až k obytnému prostoru a způsobujícím harmonickou atmosféru. Celý vnitřní prostor bude naplněn dýchatelným vzduchem. Z naší kopule bude vycházet jeden tunel směrem k našemu teleskopu s tekutým zrcadlem pro vědecké zkoumání vesmíru a druhý povede do naší ekonomické oblasti, odkud budeme vyvážet helium-3 na Zemi. Na dně měsíčního kráteru bude náš obytný prostor pro maximálně 8 lidí. Budeme tam mít ložnice s přepážkami, které nám dají možnost rozhodnout se, zda chceme spát v soukromí, nebo se společníky v naší blízkosti, a velké koupelny, abychom se mohli postarat o naši hygienu.

 

 

2.1 Kde chcete postavit svůj Moon Camp?

Náš měsíční tábor postavíme poblíž severního pólu, kde je výhodou, že Slunce svítí téměř neustále, a proto můžeme snadno využívat solární systémy jako zdroj energie. Zjistili jsme, že je tam také mnoho kráterů a že na některých místech se dokonce nachází vodní led. Ten bychom mohli rozebrat a využít. A protože krátery už samy o sobě poskytují určitou ochranu, rozhodli jsme se postavit naši základnu částečně v kráteru. Ten by měl mít průměr asi 50 metrů a hloubku 20-30 metrů. Takové rozměry kráterů nejsou na Měsíci vzhledem ke všem dopadům meteoritů nijak neobvyklé. Nevýhodou severního pólu je také to, že tam stále svítí Slunce, takže je tam kromě kráterů extrémně teplo a to se špatně projevuje na denním a nočním rytmu astronautů.

2.2 Jak plánujete vybudovat svůj měsíční tábor? Popište techniky, materiály a vaše konstrukční rozhodnutí.

Základnu hodláme postavit převážně z betonu, protože všechny přísady do betonu se na Měsíci nacházejí, stejně jako kovy potřebné pro výrobu cementu, které jsou součástí měsíční půdy. Protože by však ruční stavba byla příliš namáhavá, dopravíme prostřednictvím naší víceúčelové rakety na naši stanici části obří betonové 3D tiskárny.

Naše pozorovací stanice hraje důležitou roli ve smyslu vědeckého výzkumu díky neexistující atmosféře na Měsíci, která je na rozdíl od Země výhodou. Umožňuje nám provádět ještě přesnější pozorování bez jakéhokoli světelného znečištění, a proto je ideálním pracovištěm pro nové vědecké výzkumy. Kromě toho jsme se rozhodli pro dalekohled s tekutým zrcadlem, protože se ve srovnání s běžnými dalekohledy snáze přepravují a jsou také levnější. Dalekohled s tekutým zrcadlem využívá k odrazu světla rtuťové stříbro. Rtuťové stříbro je uvedeno do rotace a získá tvar paraboloidu. Náš dalekohled tedy obsahuje tři zrcadla: kvazikřemenné zrcadlo jako primární zrcadlo a dvě menší, která odrážejí světlo do detektoru, který přenáší
informace o bezdrátovém připojení k počítači. Měli bychom však mít na paměti, že běžné rtuťové stříbro by se v důsledku změn teploty na Měsíci okamžitě vypařilo. Proto místo rtuti používáme iontovou kapalinu s názvem "Ecoeng 212". Ta zůstává tekutá i při nižších teplotách a neodpařuje se při pokojové teplotě.

2.3 Prostředí na Měsíci je pro astronauty velmi nebezpečné. Vysvětlete, jak je váš měsíční tábor ochrání. (maximálně 150 slov)

Potřebujeme také ochranu pro případ, že by na základnu dopadl meteorit. Proto jsme na horním prstenci nad měsíčním povrchem vybudovali podpěry pro stabilizaci. Další ochranu zajišťuje kopule, která je vyrobena z aluminumoxynitridu, který je třikrát pevnější než ocel a má sloužit i jako okno na ISS. Aluminoxynitrid lze vyrobit na místě s využitím hliníku z měsíční půdy a kyslíku produkovaného akvaponickým systémem. Proces by nepotřeboval další kyslík, protože oxid hlinitý je součástí měsíční horniny.

Stěny chodeb a hlavních budov budou vyrobeny z titanu, protože tento materiál zůstává pevný při teplotách až 400 °C a je odolný proti menším meteoritům. Kromě toho titan v interiéru dobře reguluje teplotu, takže není třeba příliš topit ani klimatizovat.

Aby byla zajištěna plná ochrana před zářením, jsou stěny pokryty tenkou vrstvou olovnice, která pak poskytuje plnou ochranu před zářením. Kvůli bezpečnosti astronautů bude obytný prostor pod zemí.

2.4 Vysvětlete, jak váš měsíční tábor poskytne astronautům:

Voda
Potraviny
Power
Vzduch

Čistá voda by se získávala nejprve těžbou ledových ložisek v okolí severního pólu. Poté bychom vodní led ohřáli, vzniklou vodní páru zachytili, ochladili, a tak bychom získali čistou vodu, kterou bychom mohli používat pro každodenní život, systém aquaponics.
Kromě toho rozdělujeme vodu hydrolýzou na kyslík a vodík. Tu skladujeme ve speciálních nádržích mimo kopuli. Kyslík využíváme především k dýchání a vodík k získávání energie.

Pro zajištění potravin na Měsíci vybudujeme akvaponické zařízení. Akvaponické zařízení je směsicí chovu ryb a rostlin. Potřebujeme k tomu dvě velké nádoby, jednu pro ryby a druhou pro rostliny, vodní čerpadlo, které bude rostlinu automaticky napájet, potrubí, které nádoby propojí, a krmivo obsahující síru pro ryby (např. listnaté rostliny nebo křížaly). Kromě toho přicházejí bakterie, které vyrábějí hnojivo pro rostliny. Díky krmení ryb potravou obsahující síru obsahují jejich výkaly amonium, které lze pomocí bakterií rozložit na dusičnany, a tyto dusičnany jsou pomocí vodního čerpadla dopravovány k rostlinám, které dusičnany absorbují. Rostliny zase produkují krmivo obsahující síru, které ryby potřebují.
V horním patře základny máme zemědělskou plochu s plodinami pro zajištění potravin.

Kolem našeho měsíčního kráteru, do kterého umístíme kopuli a postavíme v něm stavbu, v níž bude možné v klidu a bezpečí žít, umístíme velké množství solárních panelů, které budou pohlcovat trvale svítící sluneční světlo na severním pólu. Abychom zabránili výpadku proudu v době zatmění Měsíce, budeme sluneční světlo ukládat do palivových článků. Nyní získanou energii z těchto solárních panelů lze využít k rozdělení vody na energii a teplo. Další možností by mohlo být jaderné štěpení ve vakuu, které díky své rychlosti a účinnosti napodobuje neexistující atmosféru a kolísání teploty. Jedinou nevýhodou jaderného štěpení je, že jsme nuceni dovážet potřebné komponenty ze Země.

Vytvoříme akvaponický systém, ve kterém budeme moci pěstovat rostliny, zejména sinice a zelené řasy ve vodě díky dusíkatým sloučeninám produkovaným rybami. Kyslík pro dýchatelný vzduch pak získáme z rostlin provádějících fotosyntézu s námi způsobeným oxidem uhličitým a sloučeninami dusíku z našich ryb. Další využití těchto dusíkatých sloučenin spočívá v tom, že je můžeme přidat k ostatním složkám vzduchu, které můžeme najít v měsíčních horninách. Vzhledem k tomu, že člověk denně nadýchá asi 12,5 kubických metrů, ušetříme část vzduchu v nádržích. Štěpení oxidů kovů extremofilními mikroorganismy je dalším potenciálem, který vůbec nevyžaduje energii, k tomuto procesu potřebujeme pouze bakterie. Můžeme také odfiltrovat kyslík z naší vody, která pochází z ledu nacházejícího se u severního pólu.

2.5 Vysvětlete, co by bylo hlavním účelem vašeho měsíčního tábora.

Naše základna je rozdělena na tři části: hlavní (naše obytné prostory) a dvě vedlejší. První, menší, je vybudována pro astronomická pozorování: náš dalekohled bychom používali pro náročné výzkumy, které bychom na Zemi nemohli provádět. Díky minimálnímu světelnému znečištění by dalekohled měl výsadní postavení pro studium sluneční soustavy i mimo ni. Výsledky by nám přinesly výhody na Zemi a další poznatky pro budoucí mise. Ve druhé kopuli se nachází naše extrakční laboratoř. Mít základnu na Měsíci nebude levné, takže jsme museli myslet i na některé komerční aspekty. Napadlo nás, že bychom k těžbě helia-3 obsaženého v měsíčním prachu použili rovery. Tento vzácný plyn, jehož cena se pohybuje kolem 15 milionů dolarů za kilogram, je jednou z nejdražších látek na Zemi. Tím bychom financovali naši misi a zároveň bychom jej mohli využít z mnoha různých důvodů (pro fúzní energii, vědecké nebo lékařské účely). V budoucnu bychom také mohli být jakousi "zastávkou" pro mise se vzdálenějším cílem. Budeme logistickou základnou poskytující palivo, podporu a údržbu.

3.1 Popište den na Měsíci pro posádku astronautů na Moon Campu.

Denní režim současných astronautů nezávisí na jejich konkrétní službě. Existují tři skupiny s upraveným rozvrhem. V následujícím textu bude znázorněn denní režim první skupiny. Je třeba vzít v úvahu, že zbývající dvě rutiny jsou každá z nich zpožděna o osm hodin.

První věc, která by měla následovat po nočním odpočinku, je začátek práce v sedm hodin ráno. Proto si každý astronaut musí podle toho naplánovat ranní program. Výsledkem je, že každý astronaut se sám rozhoduje, kdy vstane. Po čtyřech hodinách práce následuje hodinová přestávka. Tu lze využít k druhé snídani nebo obědu. Následují tři hodiny práce. Zbytek dne tvoří volný čas a hodinová docházka. U první směny je docházka mezi sedmou a osmou hodinou večerní. Obecně se docházka příliš neliší od volného času. V případě mimořádné události nebo požadavku musí první směna reagovat, protože druhá směna má oběd a třetí směna v tuto dobu spí. Po skončení docházky má každý volno a může začít svůj osobní večerní program a jít spát, aby si dobře odpočinul na další den.

první směna:

  • 07:00 - 11:00 hodin: práce
  • 12:00 - 15:00 hodin: práce
  • 19:00 - 20:00 hodin: prezence

 druhá směna:

  • 15:00 - 19:00 hodin: práce
  • 20:00 - 23:00 hodin: práce
  • 03:00 - 04:00 hodin: prezence

 třetí směna:

  • 23:00 - 03:00 hodin: práce
  • 04:00 - 07:00 hodin: práce
  • 11:00 - 12:00 hodin: prezence

Další projekty:

  null

 

  郑州轻工业大学附属中学
    Čína
  Lunar SpaceOne

 

  郑州轻工业大学附属中学
    Čína
  Moon Hut

 

  郑州轻工业大学附属中学
    Čína
  刘子昂

 

  郑州轻工业大学
    Čína