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: Elemental Aerospace

Liceul Teoretic Benjamin Franklin  Bucuresti    Rumunsko 17   2 / 0


Externí prohlížeč pro 3d projekt

Popis projektu

Projekt, který jsme navrhli pro Moon Camp Challenge, je modul měsíční základny válcového tvaru o vnějším průměru 5,2 m, který je navržen tak, aby se vešel do nové generace nosné rakety Ariane 6, kterou jménem ESA vyrábí společnost Arianespace. Modul má využitelnou obytnou plochu 34 m^2, která je vybavena převážně dřevěným, pohodlným interiérem, a obsahuje všechny nezbytné systémy pro podporu života: výrobu a skladování energie pomocí solárních panelů, respektive baterií, skladování O2 a čištění CO2, skladování a recyklaci vody, skladování potravin a elektricky poháněné systémy vytápění/chlazení. Další modul oddělený od hlavního může sloužit k pěstování rostlin - akvaponický modul. Slouží k udržitelnému pěstování ryb a rostlin. Základna obsahuje také dvourežimový komunikační systém: mikrovlnné spojení s nízkou šířkou pásma 2,2 GHz, které se používá pro telemetrii, hlasovou a nouzovou komunikaci, a optické spojení přes satelit pro aplikace s vysokou šířkou pásma (streamování videa), které může dosáhnout rychlosti sestupného spojení 600 Mbit/s.

2.1 Kde chcete postavit svůj Moon Camp?

Chceme postavit měsíční tábor na rovině, kde terén postrádá krátery a jiné drobné deformace, ale kde se v relativní blízkosti nachází přírodní jeskyně na blízké straně Měsíce. Stavba v rovinatém terénu je jednodušší a poskytuje prostor pro budoucí rozšíření. V přírodní jeskyni bude umístěn nouzový modul, který bude sloužit jako úkryt v případě dopadu meteoritů. Blízká strana Měsíce byla vybrána proto, že je osvětlena Sluncem a že je přivrácena k Zemi. Sluneční světlo využívají fotovoltaické panely k výrobě energie a činnost astronautů je díky přítomnosti světla umocněna. To, že je základna na straně přivrácené k Zemi, je výhodné i pro komunikaci, protože antény jsou nasměrovány přímo na planetu (nebo na družici v případě optického spojení).

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

Náš měsíční tábor plánujeme postavit z předem připravených modulů dopravených ze Země pomocí rakety Ariane 64. Maximální hmotnost modulu bude 8,6 t, což je maximální užitečné zatížení A64 na dráhu LTO (Lunar Transfer Orbit). Vedle hlavního modulu může být přidáno několik dalších modulů, které vytvoří měsíční tábor. Solární panely, antény a další externí zařízení budou namontovány na měsíčním povrchu, vedle základny. Hlavním materiálem je hliníková slitina 6061 s několika díly z ABS a uhlíkových vláken, spolu s dalšími materiály v malém množství, jako jsou ocelové šrouby, gumová těsnění atd. Moduly budou umístěny uvnitř 1,2 m hlubokého výkopu do měsíčního povrchu, aby se zabránilo jejich nežádoucímu pohybu nebo otáčení. Manipulovat a umisťovat se budou pomocí jeřábů a mohou se také přemisťovat tak, že se na místě srolují. Jeřáby a další stroje potřebné k manipulaci mohou být dopraveny v samostatné předsunuté misi nebo se sekundární raketou v rámci téže mise. Rázový utahovák je také nutný pro spojení dvou modulů dohromady a pro spojení konců modulů. Moduly budou po dokončení natlakovány a před jakoukoli úpravou odtlakovány. Okenní panel bude přepravován bez montáže v bezpečném kontejneru, aby nedošlo k jeho poškození během montáže a přepravy.

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

Systém vytápění a chlazení modulů měsíční základny zajistí dobrou teplotu pro život. Systém skladování kyslíku a pračka CO2 budou udržovat proudění kyslíku v modulech a zachycovat přebytečný CO2. Stěny modulů budou astronauty do jisté míry chránit před kosmickým zářením, to lze zlepšit přidáním zeminy na horní část stěn modulů a hliníková slitina 6061 letecké kvality může základnu ochránit před malými nárazy. Těleso modulů zvládne na základě simulace tlak 3 atm. Základna je také vybavena akvaponickým systémem, který dokáže udržet zásoby potravin, i když jsou zásobovací mise vážně narušeny. Hlavní okno je ze skla/plastového skla, které chrání posádku před případným rozbitím skla.

2.4 Vysvětlete, jak váš měsíční tábor poskytne astronautům:

Voda
Potraviny
Power
Vzduch

Základna bude zásobovat posádku vodou pomocí systému recirkulace vody (podobný systém jako na ISS), přičemž použitou vodu bude filtrovat pomocí speciálních filtrů, takže bude soběstačná. Dokáže také přeměnit moč na pitnou vodu. Vodní systém se skládá z hlavní nádrže pod koupelnou modulu a nouzové zásoby vody, která se nachází v akváriu akvaponického modulu. Vodu lze také získávat jako kondenzát z klimatizačního systému, a to pomocí přiložených kolektorů klimatizace.

Potraviny budou uloženy především v blízkosti kyslíkových nádrží pod podlahou každého modulu. Potraviny se budou skládat především ze sušených produktů, které lze rehydratovat vodou. Hlavní způsob výroby potravin bude spočívat v akvaponickém systému, který bude v symbióze pěstovat ryby, mořské plody a řasy spolu s další zeleninou a bylinami. Odpad z akvária s rybami bude využíván jako přírodní hnojivo pro pěstování zeleniny; živiny a kyslík poskytované rostlinami budou využívány pro akvárium.

Napájecí systém se skládá z fotovoltaických panelů, dobíjecích baterií a odpovídající elektroniky. Systém využívá 22 panelů o výkonu 455 W, které mohou generovat až 10 kWp celkového výkonu, a 16 článků na bázi lithia LiFePO4, které jsou uloženy v zabezpečeném kontejneru. Tato technologie baterií byla vybrána proto, že je ve srovnání s jinými chemiemi velmi bezpečná, ovšem na úkor vyšší hmotnosti. Články mají jmenovité napětí 3,2 V a dohromady mají energii 48 kWh. Systém dále obsahuje různou konverzní a řídicí elektroniku, jako je střídač a BMS, které slouží k převodu stejnosměrného proudu na střídavý, respektive k ochraně baterií.

Základna má elektricky poháněnou klimatizaci, která také čistí vzduch od CO2. Všechny filtry jsou vyměnitelné a snadno vyjímatelné a mají beznástrojovou konstrukci. Pod podlahou každého modulu se nachází šest kyslíkových nádrží, které jsou řízeny hlavní elektronickou řídicí jednotkou (ECU) modulu, snímají hladinu kyslíku a v případě potřeby ji kompenzují. Řídicí jednotka rovněž ověřuje vnitřní tlak modulu. Systém zajišťuje, aby byla na základně udržována optimální hladina kyslíku, a chrání tak zdraví astronautů.

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

Náš měsíční tábor může sloužit ke všem třem účelům: komerčním, vědeckým i turistickým, protože je modulární a lze jej podle potřeby doplňovat. Ve výchozí konfiguraci je Moon Camp zpočátku určen pro vědecké účely.

Pomocí lunárního vozítka, multifunkčního stavebního a vědeckého nástroje, můžeme přepravovat a manipulovat s materiály pro další rozšiřování lunární základny pro všechny potřebné účely.

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

Astronauti se probouzejí na svých dřevěných palandách a provádějí ranní rutinní činnosti, včetně stravování, hygieny a kontroly zdravotního stavu, přičemž dřevěný interiér základny jim snad dodává pocit pohodlí a domova. Poté zkontrolují stav základních systémů potřebných pro provoz měsíčního tábora, jako je energetický systém, vzduchový systém, vodní systém a akvaponický systém. Tyto kontroly zahrnují čištění solárních panelů (součást energetického systému), sledování hladiny kyslíku, hladiny CO2 a tlaku na základně, kontrolu PH vody a hladiny kyslíku z akvaponického systému a také obsahu živin nalezených v půdě.

Každý člen posádky musí alespoň 30 minut cvičit uvnitř nebo se stejnou dobu procházet mimo základnu, aby se zabránilo svalové atrofii.

          Po úvodních kontrolách se tým z lunární základny spojí s řídicím střediskem na Zemi, aby podal zprávu o situaci na palubě a vyžádal si informace o výzkumných úkolech, které musí provést.

Na palubě zůstanou po celou dobu nejméně 2 členové posádky, kteří budou dohlížet na provoz kritických systémů a zajišťovat bezpečnost základny. Zbytek astronautů může plnit různé úkoly, například zkoumat měsíční půdu, vytvářet nové základny pomocí 3D tisku, provádět pokusy s pěstováním rostlin a živočichů na měsíčním povrchu pomocí systému akvaponie, provádět experimenty na samotné měsíční půdě, provádět těžební operace z průmyslových důvodů nebo výzkum a v budoucnu dokonce provádět prohlídky a fungovat jako základna pro budoucí mise dále ve sluneční soustavě.

Na konci dne se všichni pracovníci vrátí na základnu, sbalí si nářadí a nástroje, které zůstaly mimo základnu, nají se a užijí si volný čas. Mohou hovořit se svými rodinami nebo přáteli na Zemi, sledovat videa nebo média předem stažená na interním serveru, vyhledávat a publikovat dokumentaci a mnoho dalšího pomocí komunikačního systému s vysokou propustností.

Další projekty:

  HORA

 

  "Andrei Saguna" Národní vysoká škola
    Rumunsko
  Tým Mléčné dráhy

 

  Zhengzhou University of lehkého průmyslu
    Čína
  Hvězdná obloha

 

  Shanghai Qingpu Senior High School
    Čína
  Perez Mercader

 

  IES Juan Antonio Pérez Mercader
    Španělsko