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.
První místo - Členské státy ESA
Gymnázium Nad Alejí Praha-Praha Česká republika 13, 15 2 / Angličtina
3D návrhový software: Fusion 360
https://www.osymo.com/moonbase
Jedním z příspěvků ESA k programu Artemis by mohl být malý lunární modul. přístřešek, která bude později přeměněna na lunární základnu. Představujeme takový lunární úkryt pro dva astronauty.
Hlavním kritériem bylo, aby bylo možné kryt dopravit na Měsíc pomocí lodi EL3, která má nosnost 1,5 tuny na Měsíc. Tento hmotnostní limit se nám nepodařilo zcela splnit, ale není nereálné, že po dalších úpravách a vývoji konstrukce bude limit splněn. Vzhledem k tak nízké hmotnosti je vybavení krytu velmi základní, ale v počátečních fázích výzkumu Měsíce může dobře sloužit svému účelu.
Úkryt se skládá z uzavřeného modul a nezapečetěný veranda. V modulu je umístěna většina vybavení a posádka v něm žije a pracuje. Nad modulem je veranda, která slouží jako sklad venkovního vybavení, vzorků, které nejsou určeny k analýze na místě, atd. Posádka přechází z modulu do přístřešku a poté na povrch přechodovou komorou netradičně umístěnou na stropě modulu. To usnadňuje stavbu radiačního štítu a zjednodušuje celkovou konstrukci.
Kolonizace Měsíce nám přinese mnoho výhod. Stane se odrazovým můstkem pro průzkum Sluneční soustavy. Objevy a technologie vyvinuté při budování základny na Měsíci nám pomohou i na Zemi.
Účelem našeho úkrytu je mít na Měsíci základnu, kolem které lze budovat další osady. Budou na ní testovány všechny potřebné technologie pro stavbu dalších modulů.
V budoucnu plánujeme základnu využívat především pro vědecké a technické účely. Budou zde vyvíjeny technologie pro cestu na Mars. Pomocí ISRU můžeme na Měsíci postavit celé sondy a vyslat je do Sluneční soustavy. Můžeme pracovat na nových pokročilých systémech podpory života nebo se věnovat infračervené astronomii. Důležité bude i komerční využití, které zajistí financování základny v budoucnu.
Přístřešek je vyroben pro maximálně 5 dní tmy, takže možnosti umístění základny jsou ve skutečnosti velmi omezené na několik oblastí jižního pólu, konkrétně na okraj kráteru Shackleton. Pokud by byl ve tmě déle než pět dní, zmrzl by. Vzhledem k tomu, že solární panel je vysoký 18 m, bude osvětlen ještě déle než zbytek základny.
Osvětlení je jediným omezujícím kritériem pro umístění samotného přístřešku, ale je třeba zvážit další rozvoj, který bude potřebovat přístup k vodnímu ledu v trvale zastíněných oblastech. Okraj kráteru Shackleton naštěstí splňuje i toto kritérium.
Přístřešek bude kompletně přivezen ze Země. Bude vypuštěn pomocí Ariane 6 + EL3, nebo spíše Ariane NEXT + EL3 (nebo nějakého nástupce EL3). Po startu a přeletu k Měsíci přistane EL3 s krytem a poté bude vyložen z EL3. Přesný mechanismus vykládání krytu jsme zatím nenavrhli, protože nevíme, jak bude EL3 přesně vypadat.
Jediné, co se při "stavbě" krytu použije, bude měsíční regolit jako radiační štít. Nakonec bude kolem úkrytu rozmístěno 16 pytlů regolitu, které poskytnou 0,5 metru radiačního štítu. Pytle budou naplněny pomocí bagru RASSOR. Ten denně přemístí až 700 kg regolitu. Každý pytel obsahuje 1200 kg regolitu. Během první mise budou naplněny pouze čtyři pytle kolem spacího prostoru, což zabere 7 dní. RASSOR vždy nasbírá regolit a poté vyjede po rampě na vrcholy pytlů, kde regolit vysype. Po naplnění každého vaku bude muset posádka rampu přemístit. Zbytek bude probíhat v autonomním režimu.
Co se týče konstrukce přístřešku, použili jsme především lehký, ale pevný uhlíkový kompozit, což nám umožnilo snížit celkovou hmotnost.
V budoucnu se již nebudou pytle používat k radiačnímu stínění, ale k 3D tisku z regolitu. Z něj bude možné vyrobit garáže pro rovery a bude možné z něj vytvořit ochranu pro nafukovací habitaty.
Na Měsíci se setkáváme s několika druhy záření, a to s GCR, SPE a sekundárním zářením, které vzniká po interakci GCR nebo SPE s materiály. Vzhledem ke krátkému trvání mise (14 dní) je dávka obdržená z GCR přijatelná (jak víme díky programu Apollo). Problém by nastal, kdyby posádka uvnitř byla zasažena SPE. I když je tato pravděpodobnost malá, mohlo by to mít fatální následky. Proto bude během první mise kolem prostor pro posádku přidáno 0,5 m regolitového stínění a během dalších misí bude doplněno kolem celého krytu. To bude stačit k ochraně před menšími slunečními bouřemi. Jak budou mise delší, bude třeba přidat další stínění proti velkým bouřím.
Mikrometeoroidy jsou v měsíčním prostoru méně časté a orbitální smetí se zde vůbec nevyskytuje, takže je zastaví 3 mm uhlíkového kompozitu a MLI. Přidání stínění regolitem bezpečnost ještě zvýší.
Veranda slouží jako ochrana před prachem. Její interiér bude poloprázdný a slouží mimo jiné jako úložný prostor pro věci, které se v modulu nemusí nacházet. Před vstupem do verandy se astronauti pečlivě očistí. Prach, který se dostane dovnitř, odfiltruje systém oživování atmosféry, konkrétně filtr umístěný v každém kanystru s hydroxidem lithným. Výstup systému oživování atmosféry je v prostoru pro posádku.
Dalším aspektem je tepelné prostředí. Během pobytu posádky ve světlech budou mít systémy úkrytu příkon 8 kW, který je třeba vyzářit. K vyzařování přebytečného tepla použijeme 10 m dlouhý zářič. Během pěti dnů tmy, kdy posádka není přítomna, bude kryt ztrácet 48 kWh, které je třeba dodat lithium-iontovými bateriemi, aby systémy nezamrzly.
Čistý vzduch zajišťuje systém řízení atmosféry. Kyslík je dodáván z tlakových nádob pod tlakem 40 MPa. Pro misi je potřeba 23 kg kyslíku, s rezervou je v nádržích 35 kg kyslíku. Ten je dávkován do sekce oživování vzduchu tak, aby koncentrace v atmosféře byla 21%. CO2 se odstraňuje pomocí LiOH. Posádka vyprodukuje za misi 29 kg CO2, na jehož zachycení je potřeba 32 kg LiOH, po přidání rezervy 48 kg.
Dusík bude třeba doplnit kvůli únikům ze vzduchové komory 10% za cyklus. V krytu bude zásoba 20 kg.
Potraviny se dovážejí ze Země. Na každý den jsou připravena 3 jídla, celkem 84 jídel na misi. Každé jídlo váží 0,8 kg.
Voda je jedinou komoditou, která se recykluje. Každý člen posádky spotřebuje denně 4,4 kg vody. Více vody se vyprodukuje, než spotřebuje, protože vzniká při reakci LiOH s CO2 a při dýchání. Denně je potřeba 8,8 kg čisté vody a vyprodukuje se 12,7 kg. Voda, která se vyčistí, pochází z toalety (moč) nebo z výměníku tepla (atmosférický kondenzát). Kondenzát má dostatečně nízkou koncentraci látek, aby mohl být čištěn přímo pomocí dopředné osmózy. Moč se nejprve vakuově destiluje. To, co zůstane po dopředné osmóze, se opět vyčistí pomocí vakuové destilace. Účinnost systému je vyšší než 80%, takže se vždy vyrobí více vody, než se spotřebuje.
Výkon základních systémů je 8 kW, což je polovina toho, co dokáže dodat IROSA. V částečné gravitaci ji nelze použít bez úprav, ale používá se jako referenční.
Odpad na Měsíci je ošemetná záležitost, protože ho nemůžeme nechat shořet v atmosféře jako v případě ISS. Doprava věcí na Měsíc je také dražší, takže je třeba s nimi zacházet uvážlivě. Posádka vyprodukuje za jednu misi asi 20 kg odpadu o objemu 0,2 m3. Přestože ho současný kryt nedokáže nijak recyklovat, ukládáme ho do kontejnerů a skladujeme ve verandě pro další využití. Odpad budou tvořit především papírové a plastové obaly, případně zbytky jídla, z nichž lze získat uhlík, který je na Měsíci vzácný. Můžeme použít plast, který lze později recyklovat a použít pro 3D tisk. Stejným způsobem se ukládá i pevný odpad z toalet, který bude v budoucnu cenný pro pěstování rostlin. Moč se recykluje na pitnou vodu.
Pro komunikaci budeme používat konstelaci Moonlight, přes kterou se budou posílat především data z úkrytu. Přesto bude mít štít možnost komunikovat v omezeném režimu přímo se Zemí. K určování polohy budeme rovněž využívat Měsíční světlo. Vždy bude existovat možnost, aby astronaut nebo rover komunikovali přímo s krytem, ale základní volbou je Moonlight, a to i proto, že horizont z lidské výšky je na Měsíci vzdálen pouze 2,4 km.
Jak bylo řečeno na začátku, hlavním cílem tohoto úkrytu je mít základ, na kterém se dá dále stavět, takže vědecké vybavení je spíše minimalistické. Mezi hlavní oblasti zájmu proto patří geologie a možnosti využití místních zdrojů. Získané poznatky budou využity při dalším osídlování.
V krytu se nachází laboratoř s rukavicovým boxem pro zkoumání povrchových vzorků a jejich přípravu pro další experimenty. Součástí rukavicového boxu je fluorescenční mikroskop pro studium vzorků. Rukavicový box je vyroben tak, aby vzorky vůbec nepřišly do kontaktu s vnitřkem krytu. Další částí laboratoře je růstová komora, kde se studuje pěstování rostlin v měsíčním prostředí. Zkoumat lze například pěstování v regolitu. V laboratoři je také malá pec a lis, které budou sloužit k testování spékání regolitu za různých podmínek a jeho následné pevnosti. To poskytne cenné údaje, které lze dále využít pro vývoj 3D tisku z regolitu.
Mezi nástroje určené pro EVA patří kladiva, kleště, síta, jádrové vrtáky a další vybavení pro geologický průzkum. K dispozici budou také spektrometry pro rychlou analýzu hornin. V exteriéru základny mohou být umístěny přístroje pro měření kosmického počasí nebo dopadů mikrometeoroidů.
V budoucnu přibudou lékařské přístroje, další přístroje pro studium hornin, jako je elektronový mikroskop, a přístroje pro studium fyziky a chemie v částečné gravitaci. Později se na naší základně začne provádět astronomie.
Školení bude zahrnovat především výuku s jednotlivými systémy útulku. Je třeba se naučit, jak se zachovat v případě poruchy a jak ji opravit. Dále se budou trénovat jednotlivé operace. K hlavním cílům první mise patří vytvoření radiačního štítu z regolitu, takže se bude cvičit práce v měsíčním exteriéru a práce s RASSORem. Poslední oblastí výcviku bude věda. Posádka musí absolvovat rozsáhlý geologický kurz (pokud na palubě není geolog), aby z omezeného času věnovaného vědě vytěžila co nejlepší výsledky. Výcvik může probíhat i ve vulkanických oblastech zde na Zemi. Část výcviku bude probíhat také během parabolických letů, aby se simulovala snížená gravitace.
Kryt bude na povrch dopraven pomocí velkého evropského logistického nosiče, který je vynášen Ariane 6. Je možné, že Ariane NEXT bude k dispozici v době, kdy bude kryt připraven. Posádka odstartuje ze země v lodi Orion, kterou vynese SLS. U Měsíce přestoupí do lodi HLS, kterou pak využije k přistání. Úkryt bude vzdálen několik desítek km od Starship HLS a základního tábora Artemis, aby se zvětšil okruh průzkumu Měsíce a osídlení Měsíce lidmi. Posádka se bude pohybovat pomocí hermetického (v případě nouze i nehermetického) vozítka. Na konci mise se posádka pomocí roveru vrátí do základního tábora Artemis a na Zemi se vrátí pomocí lodi HLS a Orionu.
English 
Chinese 
Czech 
Danish 
Estonian 
Finnish 
French 
German 
Greek 
Hungarian 
Italian 
Latvian 
Lithuanian 
Dutch 
Norwegian 
Polish 
Portuguese (Portugal, AO90) 
Romanian 
Slovak 
Slovenian 
Spanish 
Swedish 