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.
Tudor Vianu Národní střední škola informatiky Bukurešť-okres 1 Rumunsko 17 6 / 2 Angličtina
Software pro 3D navrhování: Blender
Projekt Selene představuje významný milník ve vývoji moderní kosmonautiky, neboť si klade za cíl vybudovat na Měsíci první vesmírné osídlení s lidskou posádkou. Hlavním cílem třífázového projektu je vytvořit soběstačné lunární stanoviště zaměřené na provádění vědeckého výzkumu. Kráter Shackleton na jižním pólu Měsíce byl vybrán jako ideální místo pro Moon camp s ohledem na množství zdrojů, radiační pokrytí, bezpečnost obyvatel, kvalitu života a vědeckou hodnotu.
Aby byli astronauti chráněni před drsným měsíčním prostředím, bude Moon camp postaven nad zemí s použitím litého regolitu jako přirozené bariéry proti mikrometeoritům a jako izolace proti teplotním výkyvům. Pro zajištění ochrany před vysokou radiací projekt počítá s vyhrazenou místností vyztuženou silnějšími hliníkovými stěnami. Aby se zabránilo škodlivým účinkům regolitu na lidi i zařízení, budou použity speciální skafandry a čisticí systémy.
Moon camp umožní astronautům trvalý přístup k základním zdrojům, jako je voda, potraviny, vzduch a energie. Voda bude získávána těžbou vodního ledu z pólů a pomocí reverzní osmózy, zatímco čerstvé potraviny budou vyráběny kombinací hydroponie s pěstováním rostlin v měsíčním regolitu.
Z pohledu našeho týmu představuje měsíční tábor výchozí bod moderního vývoje kosmonautiky. Konečným cílem projektu Selene je kolonizace měsíčního habitatu. Abychom však dosáhli našeho cíle, musel být měsíční tábor strukturován do tří hlavních etap.
Vzhledem k vysokým nákladům na dopravu a výzkumným účelům bude první fáze projektu Selene sestávat pouze z nezbytných prvních osadníků, což budou odborníci, kteří budou provádět výzkum. Během této fáze budou inženýři a vědci důsledně mapovat a kontrolovat měsíční území, aby zajistili další rozšiřování našeho Moon camp.
Fáze 2 zahrnuje rozšíření naší základny a zajištění celkového rozvoje pro budoucí obyvatele, zatímco fáze 3 zahrnuje příchod pozemských kolonistů. Na konci této etapy se projekt Selene stane turistickou a komerční osadou, přičemž si zachová svůj původní vědecký účel.
Po důkladném prozkoumání měsíčního prostředí bylo zjištěno, že zdaleka nejslibnějším místem je kráter Shackleton, který se nachází na jižním pólu. Abychom se mohli rozhodnout, museli jsme analyzovat několik rozhodujících faktorů, jako jsou zdroje, radiační pokrytí, bezpečnost a kvalita života obyvatel a také vědecký význam. Kráter Shackleton zdaleka předčil naše očekávání v každé z dříve uvedených kategorií a zanechal v nás nadšení z toho, čeho může projekt Selene dosáhnout, pokud bude umístěn právě sem.
Na okraj kráteru dopadá téměř celoročně sluneční světlo, které poskytuje našemu Moon camp stálou sluneční energii. Kromě toho se v důsledku zastíněného vnitřku Shackletonu na jeho dně nahromadil led, což má zásadní význam. Elektrolýzou lze molekulu vody rozdělit na plynný kyslík a vodík. Získaný vodík lze použít jako palivo, zatímco kyslík je pro obyvatele klíčový. Stěny navíc poskytují ochranu před radiací a měsíčním prachem, které jsou smrtelné.
Plánování a stavba měsíčního tábora bude časově i finančně nejnáročnější částí celého projektu Selene. Proto je nanejvýš důležité, aby měsíční infrastruktura umožňovala místní těžbu materiálů a klidný přechod k výrobě základních množství s téměř úplnou nezávislostí na Zemi. Jednou z nejobtížnějších částí výstavby bude udržení vzduchotěsnosti uvnitř habitatů.
Z regolitu bohatého na síru by však bylo možné snadno vytvořit novou formu betonu, až na povinnou vodu, která bude drahá. K utěsnění komor a vytvoření vzduchotěsného prostředí bude zapotřebí jiná forma geotextilie s pěnovou strukturou. Jako doplněk k těmto materiálům bude použit litý regolit, materiál nápadně podobný litému čediči na Zemi. Tento materiál se získává roztavením regolitu ve formě, která se pomalu ochlazuje, aby se vytvořila krystalická struktura; tento proces je výrazně podpořen nízkou gravitací Měsíce. Výhodou tohoto materiálu jsou jeho vysoce tlakové a mírně tahové vlastnosti, které umožňují, aby stavební díly měly až desetkrát vyšší pevnost v tlaku a tahu než pozemský beton.
Proto se v prvních fázích výstavby využijí především pozemské materiály a vybuduje se infrastruktura umožňující odlévání regolitu, materiálu vysoce odolného proti erozi a ideálního stínění proti mikrometeoritům a radiaci.
Náš měsíční tábor bude muset chránit astronauty před mnoha hrozbami drsného měsíčního prostředí: radiací, mikrometeority, vysokými teplotními výkyvy a měsíčním prachem.
Když postavíme základnu nad zemí, použijeme betonový regolit jako přírodní štít proti mikrometeoritům. I v malé hloubce kolem 1 m dokáže měsíční beton pohltit většinu kosmického záření i slunečních částic s nižší energií, což výrazně sníží množství materiálů potřebných pro radiační ochranu, a tím i náklady na naši osadu. Nicméně pro zajištění bezpečnosti astronautů během událostí s vysokou radiací, jako jsou sluneční bouře, poskytne vhodnější úkryt vyhrazená místnost vyztužená silnějšími hliníkovými stěnami. Odlitý regolit navíc díky svým pozoruhodným tepelným vlastnostem poskytne také první vrstvu izolace, která sníží množství energie potřebné k udržení konstantní teploty uvnitř stanoviště navzdory stovkám stupňů kolísání teploty na vnější straně.
A konečně, regolit je díky své struktuře, složené z velmi jemných a ostrých částic, škodlivý pro lidi i zařízení, ale také se velmi špatně čistí, jak ukázaly první mise Apollo. Abychom dosáhli minimálního vystavení měsíčnímu prachu, použijeme kombinaci systémů: Zaprvé budou použity speciální skafandry, které budou napojeny přímo na přechodové komory, čímž se minimalizuje kontakt astronautů se znečištěným povrchem. Dále bude čištění zbytků prováděno pomocí odsávání vzduchu, zatímco rozptýlené částice ve vzduchu budou zachycovány systémem filtrace vzduchu. Kladný tlakový rozdíl mezi atmosférou osady a vzduchovými uzávěry rovněž zajistí, aby se do nitra naší měsíční základny dostalo co nejméně prachu. Za druhé, všechny odebrané vzorky regolitu budou umístěny v uzavřených komorách a analyzovány pomocí rukavicových boxů, takže nikdy nepřijdou do styku s čistým vzduchem osady.
S potřebným speciálním vybavením kvůli vysokým teplotám budou astronauti schopni odstranit vodní led z pólů. Dále budeme vyrábět zdravou pitnou vodu pomocí reverzní osmózy, která z vody odstraní většinu kontaminantů tím, že ji protlačí pod tlakem přes polopropustnou membránu. Tento proces budeme provádět dvakrát týdně a zbylou vodu budeme shromažďovat v zásobníku.
Náš nápad na výrobu čerstvých potravin na místě zahrnuje nezbytný lunární skleník, kde budeme kombinovat hydroponii s pěstováním rostlin v měsíčním regolitu, čímž budeme naše vesmírné průzkumníky zásobovat tolik potřebnými živinami. Astronauti budou dodávat oxid uhličitý dýcháním a získávat vodu pro rostliny ze své moči pomocí systému recyklace vody. Pokud jde o hydroponii, provedli jsme v naší fyzikální laboratoři analogický experiment, v němž jsme studovali vliv symbiotického vztahu mezi luštěninami a bakteriemi Rhizobia vázajícími dusík na kličkování rostlin, přičemž jsme měnili proměnné, jako jsou: barva a intenzita světla, magnetické pole a obsah Rhizobií.
Vzhledem k tomu, že jsme se rozhodli umístit naši základnu poblíž okraje kráteru Shackleton na jižním pólu, budeme využívat stálé sluneční světlo. Sluneční energii pak budeme ukládat do palivových článků, které jsou bezpečnější a účinnější než běžné baterie. Ty budou také uchovávat dodatečnou energii pro použití během zatmění Měsíce, čímž se také vyhneme problému zatmění Měsíce, kdy Země zcela blokuje sluneční světlo.
Než opustíme Zemi, připravíme si "zásoby" s dostatečným množstvím kyslíku na prvních několik dní pobytu na Měsíci. Poté budeme zpracovávat regolit bohatý na kyslík: jednou z experimentálně ověřených metod je elektrolýza roztavené soli, která spočívá ve smíchání měsíční půdy za vysokých teplot s chloridem vápenatým a následně se při průchodu proudu touto směsí kyslík shromažďuje kolem anody, kde se získává.
Náš měsíční tábor bude vybaven speciálním systémem pro nakládání s odpady, který bude schopen likvidovat veškerý odpad, který astronauti vyprodukují. Nejprve bude veškerý odpad roztříděn na organický a neorganický a organický odpad bude recyklován na hnojivo, které bude použito v táborových zahradách. Neorganický odpad bude dále rozmělněn na malé částice a uložen do uzavřených kontejnerů k uskladnění. Aby se zajistilo, že odpad neznečistí měsíční prostředí, budou kontejnery umístěny na vyhrazeném místě mimo tábor a jeho aktivity. Kontejnery pak budou shromažďovány robotickým vozidlem a převezeny do spalovny umístěné v oblasti, kde emise nebudou poškozovat životní prostředí. Spalovna bude rovněž vybavena filtrem, který zajistí, aby se neuvolňovaly žádné nebezpečné látky.
Pro spojení se Zemí a ostatními základnami na Měsíci bude naše osada využívat pokročilý satelitní komunikační systém. Tento systém nám umožní obousměrnou komunikaci, takže budeme moci posílat a přijímat zprávy. Kromě toho budeme využívat kombinaci krátkovlnného rádia, vysokofrekvenčního rádia, satelitní komunikace a laserové komunikace.
Pro komunikaci na velké vzdálenosti bude tábor používat kombinaci rádiových a laserových signálů pro posílání zpráv po povrchu Měsíce, zatímco pro komunikaci na krátké vzdálenosti budeme používat rádiové a satelitní signály pro komunikaci s jinými měsíčními základnami. Pro zajištění bezpečné komunikace bude posádka využívat také systémy pro přenos hlasu uvnitř základny, videa a dat a také technologii šifrování dat.
Kromě toho bude systém konstruován tak, aby fungoval v různých prostředích, včetně extrémních teplot, nízké viditelnosti a velkých vzdáleností. A konečně, systém bude využívat různé antény, aby bylo zajištěno, že signály budou vysílány a přijímány s nejvyšší možnou přesností.
Zpočátku bude náš měsíční tábor zaměřen výhradně vědecky a analyzovaná témata budou rozdělena následovně: Geologie, nízká gravitace a biologie; astronomie; robotika a technologie. V zájmu maximální efektivity bude naše oslnivá posádka rozdělena do menších oddělení odborníků: Biologové, astronomové, inženýři nebo vědci zabývající se životním prostředím.
Za prvé, hlavní účel naší základny bude zahrnovat kombinaci geologie a biologie, tedy studium možnosti pěstování rostlin v měsíčním regolitu. Nicméně náš skleník zahrnuje také hydroponický experiment, který bude posunut o stupeň výš tím, že bude zkoumat, jak se rostliny vyvíjejí v prostředí s nízkou gravitací na Měsíci ve srovnání s našimi kontrolními pozemskými partiemi, jak je vysvětleno v části o potravinách.
Je samozřejmé, že stavba měsíčního habitatu přímo předpokládá studium astronomického aspektu. Proto se snažíme důkladně vysvětlit vznik a vývoj Měsíce a využít jeho potenciál v plné míře.
Jako první trvalé lidské osídlení na Měsíci bude jedním z hlavních cílů připravit půdu pro kolonizaci dalších planet naší sluneční soustavy a poskytnout přesný testovací prostor pro nové technologie zaměřené na průzkum a osídlení nových světů. Kromě toho je zásadní vývoj robotických systémů přizpůsobených měsíčnímu prostředí, protože výkonná vozítka jsou pro dopravu na Měsíci naprosto nezbytná.
Shrneme-li to, náš motivovaný tým jistě přijde s převratnými lunárními objevy v různých oborech, protože nepochybně budeme realizovat stále více výzkumných programů na širokou škálu vědeckých témat, z nichž některá dosud nebyla zkoumána. Plánujeme například další studium dalších klíčových oborů (fyzika, biochemie, ekologie nebo zoologie) nebo dokonce imunologie (posouzení přenosnosti COVID-19 na Měsíci).
Aby byly zajištěny schopnosti posádky, bude třeba provést mnoho testů a ponorných programů, které připraví vědce na udržování vůbec první základny na Měsíci. Příprava tedy bude podobná výcviku na ISS se zaměřením na autonomní řízení bez nutnosti komunikace se Zemí.
Na místě bude probíhat výcvik se simulacemi misí, které posádku připraví na obtíže, s nimiž se pravděpodobně setká. Kromě toho se účastníci naučí také dovednosti řízení zdrojů měsíční základny a naučí se rozvíjet a sdílet situační povědomí ve složitém prostředí mise.
Kromě toho budou do rozvrhu zařazeny kurzy zaměřené na rozvoj lepších dovedností aktivního učení, komunikačních protokolů a na to, jak balíčkovat hovory v rámci komunikační smyčky. Bylo by tedy také potřeba probrat operace související s Gateway, včetně požadovaného prvku teleoperace a referenční mise pro místa přistání a průlety po povrchu Měsíce.
Kromě toho se tým bude muset seznámit s průzkumnou mimojízdní mobilní jednotkou pro astronauty. Kromě toho proběhne simulace, v níž operační architektura integruje vědecké a roverové operace v řídicí místnosti, která má posádku zvyknout na dálkové ovládání roverů na místě.
Proto se naše posádka bude muset zúčastnit třítýdenního programu na míru, který je má plně seznámit se způsobem, jakým bude Selene provozována a konstruována.
Aby bylo možné efektivně prozkoumat rozsáhlé plochy na Měsíci, bude měsíční tábor disponovat několika typy vozidel. K dispozici tak mají být dva typy autonomních roverů: jeden určený k těžbě a přepravě vodního ledu, zatímco druhý slouží k průzkumu nového terénu. Pro mise na dlouhé vzdálenosti budou astronauti využívat také vozidlo s posádkou. To bude muset být vybaveno přetlakovým modulem schopným pojmout až tři osoby a být zcela soběstačné po dobu několika dní.
Pokud jde o cestu na Zemi a zpět, ta se uskuteční ve dvou fázích: Nejprve astronauti opustí Zemi v raketě, která je vynese na oběžnou dráhu Měsíce. Poté se kapsle setká s lunární bránou NASA, kde posádka nastoupí na přistávací modul, aby dorazila na povrch Měsíce.
English 
Chinese 
Czech 
Danish 
Estonian 
Finnish 
French 
German 
Greek 
Hungarian 
Italian 
Latvian 
Lithuanian 
Dutch 
Norwegian 
Polish 
Portuguese (Portugal, AO90) 
Romanian 
Slovak 
Slovenian 
Spanish 
Swedish 