moon_camp

Moon Camp Pioneers Galleri 2021-2022

I Moon Camp Pioneers er hvert holds opgave at 3D-designe en komplet Moon Camp ved hjælp af Fusion 360. De skal også forklare, hvordan de vil bruge lokale ressourcer, beskytte astronauterne mod farerne i rummet og beskrive leve- og arbejdsfaciliteterne.

Team: Here We Are Back !

Lycée Germaine Tillion  Sain Bel    Frankrig 16, 17   4 / 2   Førsteplads - ESA-medlemsstater


Ekstern fremviser til 3d-projekt

Projektbeskrivelse

Konstantin Tsiolkovsky skrev i 1911: "Jorden er menneskehedens vugge, men man kan ikke leve i en vugge for evigt." Det er helt utroligt, hvad menneskeheden har opnået i løbet af de sidste 60 år, takket være mennesker, der dedikerer hele deres liv til at tillade rumforskning. Og nu ønsker vi at forlade "vuggen" igen for at gøre noget større: at opholde os uafbrudt i månedsvis på Månen.

Hovedformålet med vores mission "Her er vi tilbage!" ( HWAB-I ) er at træffe de mest forsigtige foranstaltninger i overensstemmelse med videnskabsfolk og forskeres resultater for at sikre vores astronauter hele tiden. Vores base vil bestå af 5 rum, herunder et drivhus, der er placeret på et lille bjerg for at genvinde en stor mængde lys, og vil naturligvis opfylde astronauternes vitale behov. Vi planlægger denne mission for en periode på 8 år med en besætning, der skifter hver 145 jordiske dage. Desuden er ambitionen for vores mission baseret på in-situ anvendelse af ressourcer. Det ville være meget dyrt at sende alle de nødvendige ressourcer fra Jorden og kræve for mange flyvninger, uden at tælle procentdelen af fejlslagne starter med.

Desuden vil vi gøre fuld brug af spektakulære teknologiske fremskridt, f.eks. ved at sende astronauter med Ariane 6 om bord på Orion-modulet, ved at bruge Lunar Gateway (LOP-G), som spiller en stor rolle i missionerne, og ved at sende masser af rovere samt ultrasofistikerede luftunderstøttede strukturer.

2.1 Hvor ønsker du at bygge din Moon Camp?

Vi besluttede at placere vores base på månens sydpol ved siden af et lille bjerg i nærheden af Shackleton-krateret af mange grunde:

For at udnytte det sollys, der er til stede ca. 90% pr. månedstid. Vi vil således kunne omdanne nok solenergi til elektricitet til at forsyne hele basen og roverne. Ved at placere vores drivhus på bjerget vil vi kunne genvinde energien endnu længere.

Temperaturudsvingene er korrekte, og overfladen giver os mulighed for at finde nogle få Permanently Shadowed Regions (PSR'er) i nærheden.

I 2009, da sonden LCROSS styrtede ned på PSR i Cabeus-krateret, ikke langt fra vores base, blev der påvist en interessant mængde vandmolekyler i det udskudte støv. Månens regolit indeholder også en stor mængde ilt. Sydpolen er derfor for os det bedste sted til at udnytte vitale ressourcer, både i kratere og på overfladen.

2.2 Hvordan planlægger du at bygge din Moon Camp? Beskriv teknikker, materialer og dine designvalg.
  • Første fase "αlpha" :

Den første rover vil blive sendt ud for at grave i et lille bjerg for at forberede installationen af det vitale rum i dens indre. Desuden vil den gravede regolit blive udtaget, genvundet og brugt til at dække resten af basen.

På dette tidspunkt vil der blive leveret 4 udfoldelige luftunderstøttede strukturer i modulerne. Astronauter om bord på LOP-G vil nå frem til basen i løbet af en række missioner for at forbinde strukturerne med tunnelforbindelser og installere alle vitale systemer (som tidligere er blevet overført fra Gateway i takt med missionerne ved hjælp af den europæiske store logistiklander (EL3)). De samme astronauter vil unægtelig også få stor betydning fra stationen ved at følge og kontrollere en stor del af roverens installationer.

Der vil også blive sendt en 3D-printet rover om bord på den kommende Heracles-landingsfartøj. Denne rover skal omdanne den bjergudvundne regolit kombineret med urin til et 3D-printbart fast materiale, så der kan printes et beskyttende lag på grundstrukturerne.

Vi antager, at der endnu ikke er designet en tilstrækkelig kraftig robotarm-rover til at installere vores drivhus, men det er helt sikkert, at det vil kunne lade sig gøre i de kommende år.

  • Anden fase "βêta" :

Vores isudvindingsrover "Neptune" vil lande og påbegynde sin udvindingsproces for at forberede astronauternes ankomst.

Når lejren er fuldt funktionsdygtig, vil astronauterne efter at være startet med Ariane 6 om bord på Orion-modulet og docket til LOP-G, lande på basen og påbegynde missionen.

2.3 Miljøet på Månen er meget farligt for astronauterne. Forklar, hvordan jeres månecamp vil beskytte dem. (højst 150 ord)
  • Et 1,5 meter tykt lag af et ekstremt modstandsdygtigt materiale, der er fremstillet af urin og en kombination af regolit, vil dække basen og beskytte astronauterne mod mikrometeoritter og kosmisk og solstråling. På samme måde vil den vitale rumkuppel stå i det lille bjerg og yde en meget højere beskyttelse.
  • Månens luftløshed er et andet stort problem. Basen vil derfor blive opdelt i to rum takket være en luftsluse i den vitale rumforbindelse, hvilket giver mulighed for at søge tilflugt i tilfælde af en luftlækage i det ene rum. For at holde en stabil og beboelig temperatur vil basen desuden blive termisk isoleret med silica-azerogel. Dens isolerende egenskaber er fremragende, men den kan først og fremmest fremstilles med det silicium og den ilt, der findes i regolitten.
  • Astronauterne vil være 29,5/29,5 i telekommunikation med Jorden, hvilket giver mulighed for ekstraordinær støtte og samarbejde med missionens besætninger og familie, men også for at advare dem i tilfælde af overhængende fare.
2.4 Forklar, hvordan din Moon Camp vil give astronauterne:

Vand
Fødevarer
Strøm
Luft

Astronauterne vil få brug for vand til mange forskellige formål: drikkevand, grøntsagsdyrkning, fremstilling af raketergoler takket være elektrolyse til fremtidige missioner og til at vide mere om Månens historie.
Så vores rover "Neptune" vil udnytte isvandet i de permanent skyggede områder nær basen (Shackleton, de Gerlache og krateret mellem disse to) og vil bringe denne is tilbage til lageret efter at være blevet smeltet til væske og filtreret. Til dette formål vil roveren være forbundet med et tårn til refleksion af solstråler, der tidligere er installeret på kanten af ekspeditionskratere : Neptun og tårnet er forbundet med hinanden takket være deres antenne, og spejlet bevæger sig automatisk for at reflektere solstrålerne i solpanelets bane.
Vi vil også bruge Micro-Ecological Life Support System Alternative ( MELiSSA ) til at genbruge og rense vand fra dagligdagen: urin, hygiejnebrug, sved...

Vi planlægger at installere et drivhus på bjerget, opdelt i 2 rum. I det første skal grøntsagerne vokse i frugtbar jord (fremstillet ved anaerob kompostering). Vi valgte mikro-tina tomater for deres hurtige vækst og agurker ( kræver ikke kogning ). Det andet er det hydroponiske rum, hvor søde kartofler vil vokse på grund af deres høje vitamin- og kulhydratindhold. Vi vil forbedre den hydroponiske dyrkning, da vi ved, at det vil være den perfekte måde at dyrke grøntsager på over lang tid og bruge meget mindre vand.
Drivhuset giver planterne mulighed for at respektere deres daglige cyklus: 9 timers eksponering for solen og 15 timers "nat" ved hjælp af et system med origamipaneler. Drivhusets glas reducerer den modtagne solenergi og tillader kun de bølgelængder, der er nødvendige for fotosyntesen, at passere. Desuden vil lysdioder med reflektorer under månenætter sikre kontinuiteten i planternes vækst.

Da Solens stråler er til stede næsten hele tiden på vores placering, er dette den bedste energikilde til at generere elektricitet til at forsyne basen og roverne med.
Der vil blive installeret masser af solcellepaneler rundt om basen, på drivhuset (system til opstilling af paneler) og på bjerget. Det vil udgøre mere end 80% af vores elressourcer.
Vi vil også bruge vandets elektrolyse til at opdele dets molekyle i ilt og dihydrogen for at producere elektricitet ved hjælp af en brændselscelle. Men det vil ikke udgøre den vigtigste energiproduktion, da vand vil være meget kostbart.
Men på grund af månenatten i ca. 3,5 dage vil vi lagre elektriciteten i superkondensatorbatterier for at bruge den indirekte og forsyne basen, selv hvis sollyset ikke når panelerne. Desuden kan det beskytte astronauterne mod en uforudset fejlfunktion i et hvilket som helst strømforsyningssystem.

Luft er helt sikkert den vigtigste ressource. Ud over at genbruge vand vil det alternative mikroøkologiske livsunderstøttelsessystem også omdanne den CO2, som astronauterne frigiver, til O2 takket være mikroalger for at give dem mulighed for at opnå et permanent autonomt kredsløb. Selv om der stadig er flere år til den fulde gennemførelse af dette system, er det for os den mest effektive måde at muliggøre en langvarig bemandet rumfartsmission på.
Desuden vil vi installere en luftventilation for at fjerne luften og beskytte astronauterne mod fraværet af luftkonvektion i mikrogravitation. Astronauterne kunne nemlig blive dræbt, hvis de altid indåndede deres egen afviste CO2.
Missionsholdene på Jorden kan nemlig også til enhver tid rapportere til astronauterne om en unormal ændring af lufttrykket.
( Vi følger fortsat udviklingen af Thales Alenia Space's roverprojekt om udvinding/raffinering af ilt fra regolit ).

2.5 Forklar, hvad der er hovedformålet med din Moon Camp.

HWAB-I vil hovedsageligt være en videnskabelig mission, som hele tiden vil blive støttet af besætninger på Jorden og astronauter om bord på LOP-G. Den vil være en fuldstændig forberedelse til fremtidige missioner til Mars, da vi vil få kendskab til den psykologiske effekt af en mission i en sådan afstand fra Jorden, og fordi vi i løbet af en langvarig brug vil kunne tilpasse hvert enkelt system, så det bliver så praktisk som muligt for fremtiden. Desuden vil vi afprøve gennemførligheden af raketergolproduktionen ved hjælp af in-situ-ressourcer: hvorfor skulle Månen ikke være udgangspunkt for fremtidige missioner?

Vi vil også give mulighed for at forberede journalistiske rejser ( 2 eller 3 ) for at rapportere offentligt om, hvordan astronauterne lever, hvad de laver i dagligdagen, og for at vise verden, at denne mission har en reel nytteværdi.

3.1 Beskriv en dag på Månen for jeres Moon Camp-astronautbesætning.

Det er rigtigt, at en konstant aktiv base ville være mere produktiv, men samarbejdet mellem de to astronauter er det vigtigste punkt for den mentale sundhed og sikkerhed. De vil derfor kun have en tidsforskydning på 2,5 timer i deres dag.

Efter at være vågnet kontrollerer den første astronaut på instrumentbrættet, at alt fungerer korrekt (lufttryk og ventilation, elforsyning, vandreserve ... ). Hvis alt er i orden, går han op i drivhuset for at inspicere planternes vækst og indsamle de daglige grøntsager. Derefter kan han gå ind i arbejdskuplen for at eksperimentere med ergolproduktion fra regolit.

Det er på tide, at den anden astronaut vågner op. Begge holdkammerater vasker sig samtidig og spiser morgenmad sammen: det er nu tid til at diskutere og forstå en ny samarbejdsdag.

En time senere gør de sig klar til en ekstra baseaktivitet (EBA): den anden astronaut får hjælp af sin makker til at tage sin EBA-dragt på og gå ud gennem luftslusen. Han vil altid være i radiokommunikation med den anden astronaut takket være antennen og vil: udtage regolitprøver på strategiske steder, inspicere og om nødvendigt reparere basissystemerne, genvinde den minerede isbeholder, som Neptun har bragt med tilbage fra Neptun, og udskifte den med en anden tom beholder, så roveren kan vende tilbage på missionen. Når alt er gjort, vender han tilbage til basen gennem luftslusen, og begge astronauter placerer istanken i den automatiske smelte- og filtreringsmaskineproces.

Efter at have spist er der 2 timer afsat til en sportssession, som er obligatorisk i astronauternes rutine. På grund af mikrogravitationen er vægten meget forskellig, så udstyret er specielt designet til at blive brugt under disse forhold. Når deres session er slut, mødes de foran skærmen for at foretage et videoopkald med holdene og deres familie. Selv om de er de mest velforberedte astronauter i historien, må vi ikke glemme, at de først og fremmest er mennesker og skal holde kontakten med deres nærmeste.

Mens den anden astronaut fortsætter sit arbejde med respekt for de 2,5 timers forsinkelse, falder den første astronaut i søvn og ser på Den blege blå prik billede for at minde ham om, at selv om vores vugge Jorden er en kvark i universet, så er der på Månen Hun fremstår som en anden sol, der stadig er tæt på ham og får astronauternes øjne til at stråle.

Andre projekter:

  Terra nova

 

  Bertrand Russell College
    Nederlandene
  Nytilkomne kommer i gang

 

  郑州轻工业大学附属中学
    Kina
  Cyrille

 

  郑州轻工业大学附属中学
    Kina
  Artemis

 

  Den tilknyttede mellemskole i Zhengzhou Universitet for letindustri
    Kina