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: LunarX

Kingston Academy  Kingston upon Thames    Det Forenede Kongerige 15, 17   4 / 0


Ekstern fremviser til 3d-projekt

Projektbeskrivelse

Vores Moon Camp-projekt har et stort videnskabeligt fokus på at udnytte ressourcerne på Månen til at opretholde menneskelig tilstedeværelse, samtidig med at vi gennemfører to hovedeksperimenter om 1.) plantevækst i et lavt g-miljø og 2.) undersøgelse af mekaniske egenskaber af månens regolit. Vores base har mulighed for yderligere udvikling til at huse bæredygtige beboelses- og turistbosteder. 

 

Opførelsen af vores base sker ved hjælp af ISRU, hvor månens regolit bruges til at beskytte astronauterne mod solstråling og til at give dem strukturel forstærkning. Basens design fremstilles ved hjælp af 3D-printning, der udføres af en lille flåde af robotter før menneskenes ankomst. ISRU anvendes, da det er mere økonomisk effektivt end at transportere materialer fra Jorden til Månen. Den kan derefter tjene som en port til yderligere udforskning af Månen. Vores Moon Camp består af to sektioner, hvoraf den ene er en station på overfladeniveau, der huser kontrolmodulet (CM), køretøjsopbevaringsmodulet (VSM) og beboelsesmodulerne (HM). I den anden sektion, der ligger 15 meter under jorden, opbevares vores RTG'er til backupstrøm i perioder med mørke i månens cyklus samt yderligere madforsyninger og et af vores eksperimenter.

 

Vores mission består af cyklusser, hvor hver ny cyklus bringer fire ekstra besætningsmedlemmer til basen. I eksperiment 1 transporteres regolit til vores månens regolitbehandlingsenheder (LRPU), hvor dets egnethed som kilde til brændstof, ilt, vand, elektrisk ledelse og næringsstoffer til plantevækst analyseres. Derefter spaltes vandisen til ilt og brint med metan og kuldioxid som affaldsprodukter. I forsøg 2 ønsker vi at undersøge virkningerne af lav tyngdekraft og iltkoncentration på plantevækst; denne forskning vil have overførbare fordele for fremtidige langtidsmissioner til Månen og Mars, hvor astronauterne skal producere mad på egen hånd. 

2.1 Hvor ønsker du at bygge din Moon Camp?

Vi har besluttet at placere vores base på månen ved kanten af Peary-krateret nær månens nordpol. På grund af Månens lille aksiale hældning kan dette sted modtage sollys i næsten en hel månedag, hvilket gør det ideelt til produktion af solenergi. Desuden er temperaturvariationen nær kanten mindre, hvilket reducerer omkostningerne ved opførelsen af vores base. I modsætning til randen er der i kraterets dybder lave temperaturer og kun lidt sollys, men de indeholder store mængder vandis, som kan smeltes til drikkevand eller elektrolyseres til brint og ilt. Begge elementer er nyttige som drivmiddel til vores raketter, mens især ilt er vigtigt for at opretholde menneskeliv og aktiviteter på månebasen. Nærheden til disse ressourcer bidrager til at reducere transportomkostningerne og giver mulighed for at bruge mere tid på forskning.

2.2 Hvordan planlægger du at bygge din Moon Camp? Beskriv teknikker, materialer og dine designvalg.

Opførelsen af vores base vil ske i to etaper. Første fase vil være at grave fundamentet til vores underjordiske moduler (UGM) ved hjælp af en 3D-printproces og udgravning ledet af en lille flåde af autonome robotter. Disse moduler huser vores backup RTG'er og træningsrum; RTG'erne vil levere den indledende strøm til at lette den videre opbygning af beboelsesmodulerne (HM). Dette vil bidrage til at minimere afbrydelser i missionen, da astronauterne kan bevæge sig direkte fra det orbitale kommunikationsmodul (OCM) til (HM). Mens konstruktionen af den overordnede struktur er ved at blive afsluttet, vil astronauterne imidlertid ankomme til basen for at færdiggøre konstruktionen. Installation af kommunikationstjenester med Jorden samt udstyr til videnskabelige eksperimenter vil være en prioritet for astronauterne. Ressourcerne vil blive transporteret ved hjælp af raketter og et relæsystem før og under byggeperioden. Efter udvinding af helium 3 og sjældne metaller kan månebasen etablere et handelsnetværk for at skabe indtægter, hvilket gør basen økonomisk uafhængig. Vi vil forsøge at prioritere brugen af lokale materialer, der har passende egenskaber, for at reducere omkostningerne. F.eks. kan grundlaget for baserne bygges af månens regolit. Ved at blande det med vand har denne svovlbeton en højere trækstyrke og et højere Young-modul end cementbeton, hvilket gør vores base endnu mere robust. Desuden er vores base kompakt, og vi har ofret æstetik til fordel for funktionalitet, hvilket afspejles i vores valg af en kuppelform, der giver større styrke, byggehastighed og arkitektonisk effektivitet.

2.3 Miljøet på Månen er meget farligt for astronauterne. Forklar, hvordan jeres månecamp vil beskytte dem. (højst 150 ord)

Månelejren vil primært blive bygget af beton fremstillet af månens regolit, med specifikke komponenter (f.eks. sprængningsdøre eller elevatorskakte) af aluminium. Aluminium er et fremragende byggemateriale på grund af dets høje Young-modul og kompressionsstyrke, og fordi det er letvægtsmateriale. Størstedelen af vores base er konstrueret af måneregolit, da det er meget alsidigt og kan bruges på flere områder af projektet for at beskytte vores astronauter:

1.) Belægning til beskyttelse af lejren mod solstråling

2.) beskyttelse mod nedslag fra meteoritter

3.) strukturel forstærkning af basen (ved hjælp af AI 3D-printmetode patenteret af Space Factory via NASA-finansiering)

 Desuden er følsomt udstyr som f.eks. pulsmåler og RTG'er placeret i UGM for at forhindre skadelige virkninger af stråling på følsomt udstyr som f.eks. pulsmåler og RTG'er. For yderligere at minimere sundhedsrisikoen for vores astronauter vil lokale magnetfelter (LMF), der produceres via torus', omgive basen. Strømmen af supersonisk plasma i toruserne vil skabe magnetiske spoler, der skaber en magnetisk boble omkring HM og CM og afbøjer potentielt farlige ioniserede partikler. 

2.4 Forklar, hvordan din Moon Camp vil give astronauterne:

Vand
Fødevarer
Strøm
Luft

Vand er en grundlæggende ressource både for vores astronauters overlevelse og for forskning i udvinding af ilt og brint til brændstof via elektrolyse. Da vores base vil fungere som springbræt for yderligere missioner til Mars i overensstemmelse med NASA's og ESA's langsigtede mål, vil det være af afgørende betydning for en bæredygtig planetarisk udforskning at skaffe og producere vand ved omvendt elektrolyse. Regioner (som f.eks. placeringen af vores base) med en overflod af is i månens regolit eller overflade er ideelle til udvinding af vand. Is kan smeltes og behandles for at blive drikkelig. Der vil også være et genbrugssystem integreret i basen for at gøre basens livsunderstøttelse så lukket som muligt, hvilket vil gøre det muligt at reducere spild af livsnødvendigt vand og ilt. Vand spiller også en vigtig rolle i bevarelsen af plantelivet i vores drivhus, der fungerer som fødekilde for astronauterne og som en berigende aktivitet, der forbedrer den mentale sundhed.

I første omgang skal dette eksporteres fra jorden i byggeperioderne. Der vil blive gennemført yderligere missioner for at transportere fødevarer fra Jorden til Månen. Alle fødevarer vil blive opbevaret i UGM og kan leveres til HM og CM ved hjælp af vores elevator. I overensstemmelse med et af vores missionsmål om at danne en selvforsynende base på månen vil der med tiden blive dyrket mad på månen i vores drivhus for at øge månebasens uafhængighed og reducere de høje omkostninger ved langdistancetransport. De forskellige fødevarer, som astronauterne kan nyde, vil spænde fra salater til kød- og fiskeretter, og størstedelen af de letfordærvelige varer vil være færdigpakket for at forlænge deres holdbarhed. det vil også være interessant at undersøge, hvordan planter, frugt og grøntsager vokser som reaktion på et miljø med lav g-værdi.

Disse midler vil komme fra en række forskellige kilder. En betydelig del af energien vil komme fra solen ved hjælp af monokrystallinske solpaneler, da solcelleparken vil have næsten konstant sollys på de steder, hvor den ligger. Termioniske svinghjul vil fungere som et supplement ved at udnytte temperaturvariationen på Månen. Desuden er der potentiale for piezoelektriske materialer, der skal dækkes på månebasens infrastruktur samt på vejbanen, som LR regelmæssigt vil køre over, for at konvertere mekanisk stress fra stødkraften fra partiklerne til elektrisk strøm, samtidig med at de tjener som et ekstra beskyttelseslag. RTG'er giver backupstrøm i tilfælde af nødsituationer eller under spidsbelastning. De typiske strømbehov anslås at ligge på mellem 100 kwh og 10 MWh afhængigt af basens størrelse og behov på lang sigt, så det er vigtigt at have så forskellige energikilder som muligt for at kunne opretholde tilstedeværelsen på månen.

I første omgang vil ilt blive transporteret fra Jorden til Månen via transportkøretøjer, der er forbundet med OCM, hvorefter vores månelandingsfartøj vil levere ilt til basen. Isen fra måneoverfladen kan smeltes og elektrolyseres for at producere ilt, hvilket supplerer denne eksterne forsyning. Vi vil også undersøge mulighederne for at anvende cyanobakterier, der er dyrket i drivhuset, sammen med syntetiske mikrober baseret på nyere forskning, til at lave fotosyntese og dermed genanvende den kuldioxid, der frigives ved astronauternes aerobe respiration, og producere mere ilt. For at øge dette yderligere overvejer vi at anvende en opskaleret version af NASA's MOXIE-anlæg, der kan producere luft til indånding ved elektrolyse af kuldioxid. Overskydende luft vil blive opbevaret til EVA'er eller i nødstilfælde. De to ovennævnte teknikker med mikrober og MOXIE (opskaleret) vil i sidste ende gøre det muligt at etablere en base, der ikke er afhængig af iltforsyning fra Jorden. For at begrænse tabet af luft til omgivelserne er der i HM og CM lufttætte sprængningsdøre af aluminium.

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

Det overordnede formål med månelejren er at etablere et beboeligt område, hvor astronauterne kan foretage videnskabelige undersøgelser, herunder virkningerne af månens tyngdekraft og betingelser på menneskets anatomi, og de materielle egenskaber af månens regolit, især som byggemateriale og potentiel leder af elektricitet. Dette kan derefter udvikles til et større beboelsesområde for fremtidige generationer og potentielt give økonomiske fordele fra turister fra Jorden, som kan besøge månebasen. Desuden forestiller vi os vores base som et springbræt for fremtidige missioner til Mars og videre ud i verden ved at udnytte de lavere opsendelsesomkostninger fra Månen samt den kortere gennemsnitlige rejsetid og større fleksibilitet i opsendelsesvinduerne. Sammenfattende vil vores base:

  1. Gennemførelse af eksperimenter, der øger vores forståelse af virkningerne af lav g på menneskets anatomi og materialeegenskaberne i månens regolit.
  2. være selvforsynende for at støtte en voksende udvidelse af den menneskelige tilstedeværelse i andre verdener
  3. bygge bro over kløften mellem de nuværende robotmissioner til Mars og en eventuel menneskelig tilstedeværelse på Mars' overflade. 
3.1 Beskriv en dag på Månen for jeres Moon Camp-astronautbesætning.

Astronauterne vågner klokken 6 om morgenen og udfører rutineopgaver. Morgenmaden og resten af deres måltider vil blive tilberedt ved hjælp af mad, der dyrkes på basen, og mad, der transporteres fra Jorden. Om morgenen vil vores gruppe på fire astronauter blive delt op i to grupper og udføre eksperimenter. Gruppe 1 vil bringe måneregolit med tilbage fra EVA og udføre eksperimenter for at teste dets egenskaber, f.eks. dets trækstyrke, og om det kan bruges til beskyttelse mod stråling eller til at lede elektricitet. Gruppe 2 skal arbejde i drivhuset for at overvåge dyrkning af syntetiske og kunstige mikrober og plantevækst. Dette vil omfatte undersøgelser af forsyninger af spiselige fødevarer, de optimale betingelser for dyrkning af afgrøder og planter og brugen af månebaserede materialer til at hjælpe med dette. De to grupper vil udføre eksperimenterne på skift, da dette vil give dem alle mulighed for at få et grundigt kendskab til hele basens drift. Resultaterne vil blive registreret med henblik på analysemøderne om eftermiddagen.

 

Begge grupper vender tilbage til basen for at spise frokost. I løbet af frokosttiden vil de have et videosamtaler med jordbaseret kontrol på jorden. I dette videosamtaler vil de udskyde genforsyningen af ilt og mad, da det endelig er lykkedes basen at producere selvforsyning af mad via drivhuset. Efter frokost vil astronauterne vedligeholde deres fysiske form ved hjælp af styrketræning og løb på et løbebånd. Der foretages målinger af deres helbredstilstand som f.eks. hjertefrekvens, lungekapacitet og blodtryk som led i deres andet eksperiment, der skal evaluere langtidsvirkningerne af lavg-miljøer på menneskets anatomi. De forventer, at resultaterne vil vise en forringelse af knoglesammensætningen over tid sammen med muskelatrofi; disse data kan derefter bruges til at designe missioner til yderligere månemissioner, der minimerer sådanne negative sundhedsmæssige virkninger, som f.eks. kunstigt induceret tyngdekraft via centrifugehabitater. Efter frokost analyserer astronauterne resultaterne fra måneforsøget med regolit og noterer sig den elektriske ledningsevne og den termiske varmeudvidelse; disse data overføres derefter til jordbaseret kontrol på jorden til yderligere analyse. Herefter deltager astronauterne i teambuilding-aktiviteter i CM for at opretholde gode kommunikations- og samarbejdsevner; det er vigtigt at bevare et godt forhold i besætningen under længerevarende missionsperioder som denne. Efter middagen taler de med deres kære på Jorden. For at bevare et godt mentalt helbred er det afgørende, at de er i stand til at håndtere hjemve, mens de er på den langvarige mission.

Andre projekter:

  AH

 

  郑州轻工业大学附属中学
    Kina
  Posthumanistisk

 

  Sachkhere offentlige skole #2
    Georgien
  Klatrer

 

  郑州轻工业大学
    Kina
  hektisk metal

 

  郑州轻工业大学
    Kina