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: LunarX

Kingstonská akademie  Kingston upon Thames    Spojené království 15, 17   4 / 0


Externí prohlížeč pro 3d projekt

Popis projektu

Náš projekt Moon Camp se zaměřuje na využití zdrojů na Měsíci pro udržení lidské přítomnosti a zároveň provádí dva hlavní experimenty: 1.) růst rostlin v prostředí s nízkou g a 2.) zkoumání mechanických vlastností měsíčního regolitu. Naše základna je schopna dalšího rozvoje za účelem vybudování udržitelných obytných a turistických osad. 

 

Výstavba naší základny probíhá pomocí ISRU, přičemž se využívá měsíční regolit, který chrání astronauty před dopadajícím slunečním zářením a zároveň poskytuje strukturální výztuž. Konstrukce základny se vyrábí pomocí 3D tisku, který provádí malá flotila robotů ještě před příletem lidí. ISRU se používá proto, že je ekonomicky efektivnější než doprava materiálů ze Země na Měsíc. Ta pak může sloužit jako brána pro další průzkum Měsíce. Náš měsíční tábor se skládá ze dvou částí, z nichž jedna je povrchová stanice, v níž se nachází řídicí modul (CM), modul pro ukládání vozidel (VSM) a obytné moduly (HM). Ve druhé sekci, která se nachází 15 metrů pod zemí, jsou uloženy naše RTG, které slouží jako záložní zdroj energie v obdobích temnoty v měsíčním cyklu, a také další zásoby potravin a jeden z našich experimentů.

 

Naše mise se skládá z cyklů, přičemž každý nový cyklus přináší na základnu čtyři další členy posádky. V rámci experimentu 1 je regolit dopraven do našich jednotek na zpracování měsíčního regolitu (LRPU), kde se analyzuje jeho vhodnost jako zdroje paliva, kyslíku, vody, elektrické vodivosti a živin pro růst rostlin. Poté je vodní led rozštěpen na kyslík a vodík, přičemž odpadními produkty jsou metan a oxid uhličitý. V rámci experimentu 2 chceme zkoumat vliv nízké gravitace a koncentrace kyslíku na růst rostlin; tento výzkum bude mít přínos pro budoucí dlouhodobé mise na Měsíc a Mars, kde budou astronauti potřebovat soběstačnou produkci potravin. 

2.1 Kde chcete postavit svůj Moon Camp?

Rozhodli jsme se umístit naši měsíční táborovou základnu na okraji kráteru Peary poblíž měsíčního severního pólu. Vzhledem k malému axiálnímu sklonu Měsíce může toto místo přijímat sluneční světlo téměř po celý měsíční den, což je ideální pro výrobu sluneční energie. Kromě toho jsou teplotní rozdíly v blízkosti okraje menší a snižují náklady na výstavbu naší základny. Na rozdíl od okrajů jsou v hloubce kráteru nízké teploty a málo slunečního záření, nicméně se zde nachází obrovské množství vodního ledu, který lze roztavit na vodu k pití nebo elektrolyzovat na vodík a kyslík. Oba prvky jsou užitečné jako pohonná hmota pro naše rakety, zatímco zejména kyslík je nezbytný pro udržení lidského života a činnosti na měsíční základně. Blízkost těchto zdrojů pomáhá snižovat náklady na jejich přepravu a umožňuje věnovat více času výzkumu.

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

Výstavba naší základny bude probíhat ve dvou etapách. V první etapě budou vykopány základy pro naše podzemní moduly (UGM), a to pomocí 3D tisku a výkopových prací vedených malou flotilou autonomních robotů. V těchto modulech budou umístěny naše záložní RTG a cvičební místnosti; RTG budou poskytovat počáteční energii pro usnadnění další výstavby obytných modulů (HM). To pomůže minimalizovat přerušení mise, protože astronauti se mohou přesunout přímo z orbitálního komunikačního modulu (OCM) do modulu (HM). Zatímco se však bude dokončovat výstavba celkové konstrukce, astronauti dorazí na základnu, aby dokončili její výstavbu. Prioritou pro astronauty bude instalace komunikačních služeb se Zemí spolu s přístroji pro vědecké experimenty. Zdroje budou dopravovány pomocí raket a systému relé před a během výstavby. Po vytěžení helia 3 a vzácných kovů může měsíční základna vytvořit obchodní síť, která bude generovat příjmy a učiní základnu ekonomicky nezávislou. Budeme se snažit přednostně používat místní materiály, které mají vhodné vlastnosti, abychom snížili náklady. Například základy základen mohou být postaveny z měsíčního regolitu. Po smíchání s vodou má tento sirný beton vyšší pevnost v tahu a modul pružnosti než cementový beton, takže naše základna bude ještě pevnější. Kromě toho je uspořádání naší základny kompaktní a obětuje estetiku ve prospěch funkčnosti, což se odráží v naší volbě kopulovitého tvaru, který nabízí větší pevnost, rychlost výstavby a architektonickou efektivitu.

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

Měsíční tábor bude postaven převážně z betonu vyrobeného z měsíčního regolitu, přičemž některé jeho součásti (např. dveře nebo výtahové šachty) budou vyrobeny z hliníku. Hliník je skvělým materiálem pro stavbu díky vysokému Youngovu modulu a pevnosti v tlaku a také díky své nízké hmotnosti. Většina naší základny je postavena z lunárního materiálu, protože je velmi univerzální a lze jej použít ve více oblastech projektu, aby pomohl chránit naše astronauty:

1.) Povlak chránící tábor před slunečním zářením

2.) ochrana proti nárazu meteoritů

3.) strukturální výztuž základny (pomocí metody 3D tisku s umělou inteligencí patentované společností Space Factory díky financování NASA).

 Kromě toho jsou v UGM umístěna citlivá zařízení, jako jsou monitory srdečního tepu a RTG, aby se zabránilo škodlivým účinkům záření na citlivá zařízení, jako jsou monitory srdečního tepu a RTG. Aby se dále minimalizovala zdravotní rizika pro naše astronauty, budou základnu obklopovat lokalizovaná magnetická pole (LMF) vytvářená pomocí torů. Proudění nadzvukové plazmy v torusu vytvoří magnetické cívky, které kolem HM a CM vytvoří magnetickou bublinu a odkloní potenciálně nebezpečné ionizované částice. 

2.4 Vysvětlete, jak váš měsíční tábor poskytne astronautům:

Voda
Potraviny
Power
Vzduch

Voda je základním zdrojem pro přežití našich astronautů, ale také pro výzkum získávání kyslíku a vodíku pro pohonné hmoty pomocí elektrolýzy. Vzhledem k tomu, že naše základna bude sloužit jako odrazový můstek pro další mise na Mars v souladu s dlouhodobými cíli NASA a ESA, bude získávání a výroba vody pomocí reverzní elektrolýzy prvořadé pro trvalý průzkum planety. Oblasti (jako je umístění naší základny) s hojným výskytem ledu v měsíčním regolitu nebo na povrchu jsou pro získávání vody ideální. Led lze rozpustit a upravit tak, aby se stal pitným. Do základny bude také integrován recyklační systém, aby byla podpora života na základně co nejvíce uzavřena; to umožní snížit plýtvání životně důležitou vodou a kyslíkem. Voda také plní klíčovou roli při zachování rostlinného světa v našem skleníku, který funguje jako zdroj potravy pro astronauty a jako obohacující aktivita pro zlepšení duševního zdraví.

Zpočátku je třeba je během výstavby ze Země vyvážet. Na Měsíc se budou ze Země dopravovat další mise s potravinami. Veškeré potraviny budou skladovány v UGM a na HM a CM je bude možné dopravit pomocí našeho výtahu. V souladu s jedním z cílů naší mise, kterým je vytvoření soběstačné základny na Měsíci, budou potraviny nakonec pěstovány na Měsíci v našem skleníku, aby se zvýšila nezávislost měsíční základny a snížily vysoké náklady na dopravu na velké vzdálenosti. Rozmanitost potravin, které si astronauti budou moci dopřát, bude sahat od salátů až po masové a rybí pokrmy, přičemž většina rychle se kazících potravin bude předem zabalena, aby se prodloužila jejich životnost. zajímavé bude také zkoumání toho, jak rostliny, ovoce a zelenina rostou v reakci na prostředí s nízkou g.

Ty budou pocházet z různých zdrojů. Významná část energie bude pocházet ze Slunce pomocí monokrystalických solárních panelů, protože v místech, kde se nachází solární farma, je téměř stálý sluneční svit. Jako doplněk budou sloužit termické setrvačníky, které budou využívat kolísání teploty na Měsíci. Kromě toho existuje potenciál pro pokrytí infrastruktury měsíční základny i vozovky, po které bude LR pravidelně přejíždět, piezoelektrickými materiály, které budou převádět mechanické namáhání způsobené nárazovou silou s částicemi na elektrický proud a zároveň sloužit jako další ochranná vrstva. RTG zajišťují záložní napájení v případě nouze nebo v době špičkové spotřeby. Odhady typické potřeby energie se pohybují od 100 kWh do 10 MWh v závislosti na dlouhodobé velikosti a požadavcích základny, takže pro trvalou přítomnost na Měsíci je nezbytné mít co nejrozmanitější zdroj energie.

Zpočátku bude kyslík dopravován ze Země na Měsíc pomocí dopravních vozidel, která se spojí s OCM, a poté ho bude na základnu dodávat náš lunární modul. Led z měsíčního povrchu může být roztaven a elektrolyzován za účelem výroby kyslíku, což doplní tento externí zdroj. Budeme také zkoumat možnosti využití sinic vypěstovaných ve skleníku, spolu se syntetickými mikroby založenými na nedávném výzkumu, k fotosyntéze, tedy k recyklaci oxidu uhličitého uvolněného aerobním dýcháním astronautů a k výrobě většího množství kyslíku. Pro ještě větší rozšíření tohoto procesu zvažujeme použití vylepšené verze NASA MOXIE, která může vyrábět dýchatelný vzduch elektrolýzou oxidu uhličitého. Přebytečný vzduch bude uchováván ve skladu pro případy EVA nebo nouzové situace. Obě výše uvedené techniky využívající mikroby a MOXIE (ve zvětšeném měřítku) nakonec umožní vybudovat základnu, která nebude závislá na dodávkách kyslíku ze Země. Aby se omezily ztráty vzduchu do okolí, jsou v HM a CM vzduchotěsné dveře z hliníku.

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

Obecným cílem měsíčního tábora je vytvořit obytnou oblast pro astronauty, kde budou provádět vědecký výzkum, včetně vlivu měsíční gravitace a podmínek na lidskou anatomii a materiálových vlastností měsíčního regolitu, zejména jako stavebního materiálu a potenciálního vodiče elektřiny. Z této základny pak může vzniknout větší obytná oblast pro budoucí generace, která může přinést ekonomický prospěch díky pozemským turistům, kteří mohou měsíční základnu navštívit. Kromě toho si naši základnu představujeme jako odrazový můstek pro budoucí mise na Mars a dále, neboť využíváme nižších nákladů na start z Měsíce a kratší průměrné doby cesty s větší flexibilitou startovacích oken. Stručně řečeno, naše základna bude:

  1. Provádět experimenty, které rozšíří naše znalosti o vlivu nízké g na lidskou anatomii a o materiálových vlastnostech měsíčního regolitu.
  2. Být soběstačný, podporovat rostoucí expanzi lidské přítomnosti na jiných světech.
  3. překlenout mezeru mezi současnými robotickými misemi na Mars a případnou přítomností člověka na povrchu Marsu. 
3.1 Popište den na Měsíci pro posádku astronautů na Moon Campu.

Astronauti se probudí v 6 hodin ráno a budou plnit běžné povinnosti. Snídaně, stejně jako ostatní jídla, jim bude poskytována z potravin vypěstovaných na základně a také ze zásob dopravených ze Země. Dopoledne se naše skupina čtyř astronautů rozdělí do dvou skupin a bude provádět experimenty. Skupina 1 přiveze z EVA měsíční regolit a bude provádět experimenty, při nichž se budou testovat jeho vlastnosti, například pevnost v tahu a to, zda se dá použít jako ochrana proti radiaci nebo k vedení elektřiny. Skupina 2 bude pracovat ve skleníku a dohlížet na kultivaci syntetických a umělých mikrobů a růst rostlin. Součástí bude i zkoumání zásob jedlých potravin, optimálních podmínek pro pěstování plodin a rostlin a využití měsíčních materiálů, které by jim v tom mohly pomoci. Obě skupiny budou experimenty provádět střídavě, protože to všem umožní důkladně pochopit fungování celé základny. Výsledky budou zaznamenány pro odpolední analytické sezení.

 

Obě skupiny se vrátí na základnu na oběd. Během oběda se uskuteční videohovor s pozemní kontrolou. V tomto konkrétním videohovoru odloží doplňování zásob kyslíku a potravin, protože základně se konečně podařilo soběstačně vyrábět potraviny prostřednictvím skleníku. Po obědě budou astronauti udržovat fyzickou kondici pomocí odporového tréninku a běhu na běžeckém pásu. Měření jejich zdravotního stavu, jako je srdeční frekvence, kapacita plic a krevní tlak, se uskuteční v rámci druhého experimentu, jehož cílem je vyhodnotit dlouhodobé účinky prostředí s nízkou g na lidskou anatomii. Předpokládají, že výsledky ukážou zhoršení složení kostí v průběhu času spolu se svalovou atrofií; tyto údaje pak mohou být použity při navrhování misí pro další lunární mise, které minimalizují tyto nepříznivé zdravotní účinky, jako je uměle navozená gravitace prostřednictvím centrifugových stanovišť. Po obědě astronauti analyzují výsledky experimentu s lunárním regolitem, přičemž si všímají elektrické vodivosti a tepelné roztažnosti; tyto údaje jsou pak předány pozemní kontrole na Zemi k další analýze. Poté se astronauti zapojí do týmových aktivit v CM, aby si udrželi dobré komunikační a kooperační dovednosti;Je důležité udržovat dobré vztahy v posádce během delších misí, jako je tato. Po večeři konverzují se svými blízkými na Zemi. Pro udržení dobrého duševního zdraví je zásadní, aby se během pobytu na dlouhodobé misi dokázali vypořádat se steskem po domově.

Další projekty:

  AttoSystem

 

  Technikum č. 1
    Polsko
  Exodus ze Země

 

  郑州轻工业大学
    Čína
  Projekt "Aeneas"

 

  Střední škola "P. Kr. Yavorov"
    Bulharsko
  Overfligh

 

  郑州轻工业大学附属中学
    Čína