V soutěži Moon Camp Pioneers je úkolem každého týmu navrhnout ve 3D kompletní měsíční tábor pomocí softwaru podle vlastního výběru. Musí také vysvětlit, jak budou využívat místní zdroje, chránit astronauty před nebezpečím vesmíru a popsat obytné a pracovní zařízení ve svém měsíčním táboře.
ŠKOLA DOUKAS Marousi-ATHENS Řecko 15 2 / 0 Angličtina
3D návrhový software: Fusion 360
Naším úkolem je zřídit tábor v lávové rouře na Měsíci v souladu s dohodou OSN o Měsíci. Název tábora je "PETRALONA", která je jednou z nejstarších jeskyní využívaných pravěkým člověkem v Evropě.
Fáze 1 - PŘÍPRAVA. Zpočátku by orbitální sonda (pravděpodobně Gateway) kolem Měsíce poskytla základnu pro několikatýdenní výlety posádky na povrch Měsíce v přetlakovém vozítku, aby bylo možné připravit podrobné mapy povrchu a podpovrchu. Robotická sonda prozkoumá vchod, stěny a tunel tubusu Marius Hills ohledně vhodnosti pro lidské obydlí, existence ledu a pro rozvoj logistiky.
Fáze 2 - ZÁKLADNÍ USTANOVENÍ. Tři bezpilotní nákladní lety s raketou Ariane 6 a jeden pilotovaný s recyklovatelnou kosmickou lodí ESA připraví lávový tubus a zřídí primární systémy: výtah, přetlakové stanoviště, energetické, komunikační a zásobovací systémy.
Fáze 3 - SAMOSTATNÝ TÁBOR. Výroba a montáž obydlí a infrastrukturních konstrukcí na místě. In situ podpora života a výroba energie, těžba regolitu, získávání kyslíku, výroba vody, solární panely a další elektrárny, skleník a výroba paliva. Na plošině Aristarchus bude zřízena dálkově řízená robotická plantáž na těžbu ledu a těkavých prvků (N, H, C) a 300kilometrové potrubí ji propojí s naším táborem.
Fáze 4 - ROZŠÍŘENÍ BÁZE. Výroba a oprava na místě. Průzkum Měsíce a experimenty. Průzkum hlubokého vesmíru, podpora cest na Mars a komerčních aktivit.
Založení prvního mimozemského lidského sídla jako počátečního kroku pro rozšíření aktivit člověka ve sluneční soustavě a zejména jako mezistanice pro cestu na Mars. Bude sloužit jako dlouhodobý experiment pro studium trvalého osídlení jiné planety s nepřátelskými životními podmínkami daleko od Země. Je to úžasná příležitost vyzkoušet nové technologie v reálných situacích, logistiku takového pokusu, zdravotní a psychologické problémy astronautů. Měsíc poskytuje jedinečnou vědeckou laboratoř pro experimenty z fyziky, chemie, biologie, geologie a sociologie, které nelze provádět na Zemi, týkající se geneze Země a Měsíce, naší ochrany před kosmickými hrozbami a pro pokročilé pozorování hlubokého vesmíru pomocí nových teleskopů. Kromě toho těžba cenných měsíčních zdrojů (včetně kovů vzácných zemin, nových minerálů a helia-3), výroba prodejných vesmírných produktů a cestovní ruch posunou technologie, podpoří hospodářský růst a vytvoří perspektivní pracovní místa.
V lave tube v oblasti Marius Hills se světlíkem (58 × 49 m a 40 m hlubokým) a tloušťkou střechy 20-25 m, na souřadnicích 14,2° s. š., 303,3° v. d. Takové stanoviště by bylo zcela chráněno před radiací, extrémními výkyvy teplot, bombardováním meteority, statickou elektřinou a prachem z regolitu. Vyhnutí se extrémně nízkým teplotám na pólech ušetří téměř 30% potřebné energie. V porovnání s povrchovými habitaty je tedy možné velké snížení hmotnosti, složitosti, speciálních protokolů a stínění, což rozšíří cíle a dobu trvání vědeckých misí, umožní větší počet členů posádky (pracujících v běžných podmínkách a s lepší psychologií) a přistání větší hmotnosti užitečného nákladu pro vědecké účely. Rovník je nejjednodušším místem pro přistání a stálé spojení se Zemí, ačkoli měsíční noci jsou výzvou pro napájení. Nedaleká marijská zralá půda je bohatá na kovy. Na plošině Aristarchus jsou významné zdroje vody (>500-700 ppm), N, H a C v podobě pyroklastických usazenin. Nejnovější údaje ukázaly rozsáhlé množství vody uložené v impaktních skleněných kuličkách.
Během příprav bude dopraven pozemský materiál, včetně samonosných přístřešků, jednotek na výrobu/recyklaci kyslíku a vody, potravin na jeden měsíc, solárních panelů a nabitých baterií na noční období, modulů vzduchových uzávěrů, hliníku, uhlíkových vláken, důlního jeřábu, dvou robotických roverů, antén, 3D tiskárny, skafandrů, malého množství kyslíku, dusíku a vodíku.
Po vyrovnání podlahy tunelu bude vybraný úsek odstíněn od povrchu nepropustným utěsněním světlíku a následným zablokováním spodního světlíku na obou stranách vzduchotěsnými stěnami. Okna otevřená na střeše budou stíněna průhlednou keramikou z oxynitridu hliníku pro přirozené osvětlení spolu s lampami, které vyzařují viditelné a infračervené světlo, UV-A a UV-B světlo pro lepší napodobení slunečního světla. Bude vytvořen přetlakový prostor naplněný dýchatelným vzduchem o tlaku 1 atm.
Stálá obydlí budou postavena pomocí odlitků regolitu a 3D tisku z měsíční půdy. Kemp Petralona se skládá z centrální věže s jedním výtahem pro těžké náklady a jedním pro personál, která začíná na podlaze tunelu a přes stíněný světlík se rozšiřuje na měsíční povrch do kopulovité konstrukce chráněné před zářením 2 metry silným regolitovým krytem a s keramickými okny. Je to hlavní vstup pro posádku a vozidla přes přechodovou komoru modulu. Vozítka zde mohou také vzduchotěsně přistávat. Na povrchu jsou také startovací rampa, solární desky a ochranný plášť s raketou pro nouzový únik.
Obydlí využívající jednoduchou a levnou ortogonální konstrukci budou vyrobena z odolných lehkých materiálů, spojena dohromady a se základnou věže rovnoběžnou se zemí prostřednictvím modulů se vzduchovými komorami. Ty zahrnují společný prostor pro volný čas a aktivity, soukromé pokoje pro každou osobu (protože potřeba osobního prostoru je prvořadá), řídicí a komunikační centrum, laboratoře, zdravotnické zařízení, skleník, budovy pro recyklační systémy, zpracování regolitu, elektrolyzér, skladování energie, garáž pro údržbu a sklad.
Alternativním přístupem bude rampa z povrchu na dno tunelu. V tunelu mimo stěny budou palivové nádrže, jaderná elektrárna a paleoregolitové doly.
Na povrchu Měsíce prach, sluneční vítr a statická elektřina o napětí stovek voltů jako v polárních kráterech spolu s extrémními střídavými teplotami mezi 127 C a minus 173 C vyčerpávají zdraví posádky, elektronických zařízení, solárních panelů a dalších strojů. Pokud bude lunární základna vybudována uvnitř lávové roury, bude to mít významné provozní, technologické a ekonomické výhody. Náš tábor bude vzduchotěsně odstíněn od povrchového prostředí, aby uvnitř byly příhodné podmínky pro život se stálou mírnou teplotou kolem 17 stupňů Celsia ve srovnání s divoce kolísajícími denními a nočními teplotami na povrchu Měsíce. Celá vnitřní základna bude navíc naplněna dýchatelným vzduchem pod tlakem 1 atm a propojena potrubím s oblastí bohatou na vodu a těkavé látky. Střecha vybraného lávového tubusu měří téměř 25 m a poskytuje tak absolutní ochranu před mikrometeoroidy, meteority a kosmickým zářením, protože běžný radiační štít je účinný jen částečně. Je také bezpečný proti měsíčním otřesům a má robustní vlastnosti. Dostatek prostoru umožňuje postupné rozšiřování základny připojováním dalších stanovišť pomocí modulů s přechodovými komorami a v případě poškození by bylo možné jednoduše izolovat část od zbytku uzavřením společných průlezů. Navíc díky tomu, že se nachází v blízkosti Země na úrovni rovníku, je komunikace se Zemí nerušená, což chrání posádku před jakýmikoliv mimořádnými událostmi, zejména lékařskými, které vyžadují okamžitý robotický chirurgický zásah řízený na dálku ze specializovaného týmu na Zemi. Díky chráněnému prostředí a maximální tepelné izolaci se sníží energetické nároky, produkce potravin bude snazší experimentální zemědělství a kultivace regolitu proveditelná a potřeba vody, vzduchu a energie menší a úspornější. Práce v pohodlných, zdravých, velkých obydlích bez těžkých skafandrů přiblíží každodenní život tomu pozemskému, čímž se zlepší jejich psychologie a bezpečnost.
VODA
Spojení vodíku (z měsíčního regolitu, který je neustále implantován slunečním větrem v množství 40-50 ppm nebo je získáván z palivových článků přistávacích modulů po každém přistání) a kyslíku.
Voda pocházející ze slunečního větru uložená v nárazových skleněných kuličkách po celém povrchu Měsíce (7 × 1014 kg).
Pyroklastické usazeniny vody vytěžené z nedaleké náhorní plošiny Aristarchus (>500-700 ppm).
Led smíšený s půdou v trvale zastíněných oblastech nebo v paleoregolitu lávové trubice.
Po spojení vodíku s CO2 vydechovaným posádkou nebo s CO2 získaným z měsíčních chladných pastí (4H2 + CO2 → 2H2O + CH4, Sabatierova reakce).
Díky přísnému systému recyklace
AIR
Zařízení na výrobu dýchatelného vzduchu (20% O2 a 80% Nitrogen) vytvářejí kyslík.
z vody pomocí elektrolýzy
z rostlin ve skleníku fotosyntézou.
z měsíčního regolitu (jako oxidy 40-45% kyslíku v hmotnostních jednotkách) redukcí regolitu pyrolýzou (2FeTiO3+2H2 →2Fe+2TiO2+2H2+O2) nebo elektrolytickým procesem s roztavenou solí.
Po zahřátí lze z kobercového čediče extrahovat dusík spolu s H2 a CO a získat jej zpět prostřednictvím recyklačních systémů.
FOOD
Ve skleníku osvětleném LED diodami lze hydroponicky pěstovat rychle rostoucí rostliny, jako je kapusta, sladké brambory, pšenice, saláty, okurky, rajčata, sója, quinoa, ředkvičky, řeřicha, houby a brambory.
Akvakultura s druhy s malou potřebou O2, nízkou produkcí CO2, krátkou dobou líhnutí a minimálními energetickými nároky (5 až 20krát nižšími než u savců), jako jsou mořští okouni a skřeti, jejichž jikry budou posílány ze země. Mušle a krevety jsou však lepším řešením z hlediska zabírání prostoru a spotřeby kalorií na hmotnost.
Chov drůbeže - vejce
Výroba masa pomocí genového inženýrství v buněčných kulturách in vitro
POWER
40KW systém jaderného štěpení
Solární energie. Dlouhé noci lze čelit budováním fotovoltaických elektráren na rozptýlených místech tak, aby alespoň jedna z nich byla vždy na denním světle, nebo elektrárnou, kde je stálé nebo téměř stálé sluneční světlo. Lasery budou vysílat energii ze sluncem osvětlených oblastí do oblastí zastíněných. Nebo skladování energie během 15 dnů se slunečním svitem.
Solárně poháněné elektrolyzéry štěpí vodu na kyslík a vodík, z nichž se tvoří pohonná hmota nebo se rekombinují v regenerativních palivových článcích jako uložená energie.
Metan ze Sabatierovy reakce a z pyrolýzy plastových odpadků a odpadu z posádky s kyslíkem na místě.
Předměty, které nelze znovu použít, budou po vystavení slunečnímu UV záření vyrobeny z fotochemicky rozložitelných materiálů, zatímco malé kusy odpadu budou zpracovány ve spalovně za použití kyslíku, čímž se výrazně sníží objem odpadu. Všechny zbytky mohou být pohřbeny v blízkém základním kráteru nebo v lávové rouře s uzavřeným vchodem a použity jako skládka.
Zabalený odpad může být odpálen mimo Měsíc, např. ve směru Slunce (zejména toxický nebo radioaktivní) nebo do zemské atmosféry pro plánovaný destruktivní návrat nad neobydlenou oblast.
Při bioregenerativní podpoře života zpracovávají rostliny a bakterie veškerý nepoživatelný odpad z potravin, lidských výkalů a další biologický odpad na určitý druh hnojiva. Hygienická voda, necitlivý pot, splachování z toalet smíchané s fekáliemi a močí se recyklují pomocí ultrafiltrace na vodu pro zalévání skleníku. Kabinové výdechy oxidu uhličitého v kombinaci s vodíkem zužitkují vodu a vytvoří metan (Sabatierova reakce).
Na Měsíci potřebují antény rádiových vln vždy přímý vizuální kontakt. Družice na oběžné dráze Měsíce to usnadňují a spolupracují také na navigačním systému GPS. Pokročilé systémy využívající klystrony na blízké straně rovníku budou v neustálém spojení se systémem pozemních stanic na Zemi, včetně antén v hlubokém vesmíru. Dlou-
komunikace na dálku s rovery nebo jinými tábory je také dosaženo prostřednictvím satelitů, zatímco krátká pomocí malých dipólových antén, které mohou jen poslat až deset kilometrů. Vnitřní komunikace základny lze dosáhnout pomocí ethernetových kabelů.
Pro komunikaci na povrchu Měsíce bude testována technologie LTE/4G nebo 5G, protože měsíční krajina je obecně otevřený terén a elektromagnetické vlny se šíří i bez atmosféry.
Laserová optická komunikace mezi Zemí a Měsícem nebo mezi družicemi bude probíhat pomocí optických teleskopů jako rozšiřovačů paprsků, což umožní přenášet více dat v kratším čase, například přenosy 4k videa nebo časově citlivé robotické operace řízené na dálku ze Země.
TÉMATA:
Astronomie, vědy o vesmíru, biologie, biotechnologie, seismologie, vulkanologie, inženýrství, robotika, informatika, sociologie
EXPERIMENTY:
Teleskopy integrované s pokročilými vysoce složitými prognostickými algoritmy pro včasnou detekci srážky asteroidu se Zemí.
Radioteleskop využívající vzdálenou stranu jako stabilní platformu pro studium záření z raného vesmíru, chráněný před pozemským rádiovým vyzařováním a dalšími atmosférickými rušivými vlivy (např. mraky, měsíčním světlem, vlhkostí).
Nízkoteplotní teleskopy s kapalným zrcadlem na obou pólech pozorují bez tepelného pozadí vesmír v infračerveném oboru, aby mohly studovat vznik, vývoj a vlastnosti vesmíru.
Fyzika astročástic (např. vysokoenergetická netrina, antičástice atd.)
Měsíční laserové dálkoměry testující obecnou teorii relativity a hledající podstatu temné hmoty.
Odběr vzorků z dávných kráterů na Měsíci pro studium vzniku soustavy Měsíc-Země
Využití sluneční energie a větru k výrobě energie
Využití vybíječů statické elektřiny v polárních kráterech jako energetických zásobníků
Dálková robotická chirurgie v mikrogravitaci pro naléhavé situace s okamžitou reakcí v reálném čase z lékařského centra na Zemi a přenosem velkého množství dat.
Ultralehké materiály pro kosmické aplikace
Chování materiálů a mechanismy v extrémních prostředích, při nízké gravitaci a v prostředí s vysokým obsahem elektrostatického prachu.
Pokročilá robotika pro snímání extrémního prostředí, mobilitu, manipulaci a automatizovanou a autonomní detekci, kalibraci a opravy.
Výroba ve vesmíru a autonomní montáž konstrukcí a kosmických lodí
Elektrostatická levitace s iontovými zdroji v kapalině
Vývoj několikamegawattových iontových motorů a antihmotového pohonu pro Mars
Vyrobit maso v laboratoři pomocí buněčných kultur vitro odvozených z živočišných bílkovin.
Seismologie, vulkanologie lávových trubic
Materiály odolné proti poškození a samoregenerační materiály
Techniky zpracování regolitu pro extrakci kyslíku, vody a dalších prvků
Biosignatury cizího života, zejména v lávových trubicích
Návrh experimentu pro vytvoření dat, která jsou připravena pro kvantifikaci nejistoty proti zavádějícím korelacím, jako vodítko pro řešení meziplanetárního cestování a nových prostor pro objevy.
Jak mikrogravitace ovlivňuje růst tkání a hojení ran
Výroba syntetické krve a kůže
Testování technik vysokého stínění pro eliminaci tepelných nebo vzduchových ztrát a těkavých ztrát během výkopu.
Všichni členové posádky, hlavní i záložní, vybraní pro Moon camp budou trénovat společně, protože se musí jednak navzájem poznat, jednak se naučit efektivně spolupracovat a pracovat podle rozdělených rolí a povinností, které jim byly přiděleny. Všichni noví kandidáti na astronauty, kteří mají různé profesní zkušenosti a odbornost, musí dosáhnout na společnou minimální znalostní základnu. Musí se naučit medicínu, jazyky, robotiku a pilotování, kosmické lety a inženýrství kosmických systémů, organizaci kosmických systémů, zemědělství a pokročilou informatiku.
Budou cvičit v prostředí beztíže a ve skafandru, aby byli připraveni na chůzi po Měsíci.
Budou se zabývat technickými obory, jako je elektrotechnika, aerodynamika, pohon, mechanika oběžné dráhy, materiály a konstrukce, a kromě toho se seznámí s vědeckými disciplínami, jako je výzkum v mikrogravitaci (v oblasti fyziologie člověka, biologie a materiálových věd), pozorování Země, astronomie a vesmírné právo a mezivládní dohody týkající se celosvětové spolupráce ve vesmíru.
Měli by být poučeni o tom, jak žít, pracovat a provádět vědecké experimenty v extrémním prostředí Měsíce, a to prostřednictvím podrobného praktického a rozšířeného přehledu virtuální reality o všech systémech tábora (např. o struktuře a konstrukci stanoviště, místech výkopů, navigaci a řízení, tepelné kontrole, výrobě a rozvodu elektrické energie, velení a sledování, systémech podpory života, obecných robotických operacích, setkávání a dokování, systémech pro mimotáborové aktivity, systémech užitečného zatížení), jakož i o hlavních systémech těch kosmických lodí a roverů, které tábor obsluhují. Astronauti, kteří se připravují na průzkum lávových rour, by potřebovali výcvik v překonávání vertikálně vyvinutého prostředí a průzkumu jeskyní s nerovným terénem, ostrými kameny a skalními pády, zatímco chůzi po Měsíci provází zvedání prachu a elektrifikace.
Součástí školení je také vzdělávání v oblasti řešení situací, které se vymykají normálu, analýzy poruch a činností spojených s obnovou/opravou. Tyto úkoly nejsou zcela nezávislé bez přítomnosti robotů. Tím se otevírá nová cesta k interakci člověka s robotem.
CESTOVÁNÍ NA ZEMI A ZE ZEMĚ
Opakovaně použitelný přistávací modul pro vertikální přistání posádky a pro připojení k ISS
Nákladní raketa bez posádky
Recyklovatelný modul
Pohotovostní raketa pro nouzovou evakuaci.
Neraketová doprava Země-Měsíc pomocí kabelu vyrobeného z uhlíkových nanotrubiček
VOZIDLA NA MĚSÍCI
Tlakové rovery, které se připojují k základně nebo k jinému roveru.
Terénní traktory s buldozerovou radlicí připojitelnou vpředu, nesoucí buď nádrž na vodu, nebo nákladní box, nebo box na odpad a vybavené robotickým ramenem s bagrem/lopatou.
Jeřáb s dálkovým ovládáním pro zvedání těžkých břemen,
Teleoperated drill and regolith excavator vehicle.
Železniční tratě využívající magnetickou levitaci
Tlakové lanovky, které se mohou připojit k základně.
PRŮZKUM MĚSÍCE
Průzkumné vozidlo pro více misí s autonomními systémy podpory života pro 4-8 astronautů a doletem 200 km, nezávislým telekomunikačním spojením se Zemí, bezpilotním letounem na palubě, schopností recyklace kyslíku a vody, která zvyšuje podporu života až na 14 dní, solárním panelem a RFC. Může být také použit jako útočiště do doby, než dorazí pomoc ze Země.
Teleoperated DRONES, s pohonem peroxidem vodíku nebo plynovými tryskami CO2 nebo elektrostatickou levitací s iontovým pohonem.
English 
Chinese 
Czech 
Danish 
Estonian 
Finnish 
French 
German 
Greek 
Hungarian 
Italian 
Latvian 
Lithuanian 
Dutch 
Norwegian 
Polish 
Portuguese (Portugal, AO90) 
Romanian 
Slovak 
Slovenian 
Spanish 
Swedish 