Mond_Lager

Moon Camp Pioneers-Galerie 2020-2021

In Moon Camp Pioneers hat jedes Team die Aufgabe, mit Fusion 360 ein komplettes Mondlager in 3D zu entwerfen. Sie müssen auch erklären, wie sie die lokalen Ressourcen nutzen, die Astronauten vor den Gefahren des Weltraums schützen und die Wohn- und Arbeitseinrichtungen beschreiben.

Mannschaft: I.E.S. LOS CASTILLOS

I.E.S. LOS CASTILLOS  ALCORCÓN (MADRID)    Spanien 16, 15

Externer Viewer für 3d-Projekt

Beschreibung des Projekts

Unser Moon Camp ist eine erweiterbare Basis, die so konzipiert ist, dass sie vergrößert werden kann, wenn die Mannschaft wächst oder die Ökosysteme im Gewächshaus zunehmen. 

Wasser ist die kritische Ressource für unseren menschlichen Lebensraum, daher wird das Camp neben einem kleinen Krater errichtet, in dem Wassereis aufgrund der permanenten Schattenbereiche im Inneren vorhanden ist. Das Wassereis wird aus diesen dunklen Zonen durch einen kontrollierten Sublimationsprozess gewonnen und in Flüssigkeit umgewandelt.

Die Siedlung ist in verschiedene Module unterteilt, von denen jedes seinen eigenen Zweck, sein eigenes Design und seine eigenen Materialien hat:

Erstens, eine faltbare Struktur für das Gewächshaus, die es ermöglicht, seine Abmessungen mechanisch zu verändern, um Ökosysteme unterschiedlicher Größe aufzunehmen.

Zweitens aufblasbare Lebensräume für Wohnräume, Lager, Speisesaal oder Fitnessraum, die an Ort und Stelle aufgeblasen werden können, um ihr Volumen an die Besatzung anzupassen.

Drittens: starre Strukturen für das Antriebsmodul, die Shuttle-Plattform oder die Sauerstofftanks.

Wir betrachten das Gewächshaus als Kernstück, eine faltbare Drei-Kuppel-Struktur in der Mitte, mit drei verschiedenen Umgebungen, die Sauerstoff und Kohlendioxid durch die Photosynthese der Pflanzen, Nahrung durch Aquaponik und globale Temperaturregelung liefern. Dieses Kernstück verbindet die anderen Module durch faltbare Durchgänge.

Die Energie wird mit Hilfe von Sonnenkollektoren gewonnen, die über eine große Fläche auf der Oberfläche des Lagers verteilt sind. Der dafür vorgesehene Raum ist wegen des großen Einfallswinkels der Sonnenstrahlen auf die Oberfläche recht groß, so dass die Sonnenstrahlen wenig Energie haben und viele Kollektoren erforderlich sind, um eine angemessene Energiemenge zu erzeugen.

Ein Recycling-Modul hilft den Astronauten, Wasser und Stickstoff aus ihrem Urin und ihren Fäkalien zu gewinnen.

Wo wollen Sie Ihr Moon Camp errichten?

Unser Mondcamp befindet sich im Norden des Ibn-Bajja-Kraters, etwa 200 km vom Südpol entfernt, wo die Temperaturen aufgrund des höheren Einfallswinkels der Sonnenstrahlen nicht so extrem sind.

Der Bergrücken von Ibn Bajja ist nahezu konstant beleuchtetDies ist von Vorteil, um die Basis zu beleuchten und Solarpaneele zur Stromversorgung der Ausrüstung aufzustellen. Ebenso konzentriert sich das Wassereis in den ständig beschatteten Bereichen am Boden des Kraters.

Die Größe des Kraters, etwa 2000 m Tiefe, reicht aus, um das Wassereis aus den schattigen Bereichen im Inneren zu extrahieren und durch kontrollierte Sublimation mit Hilfe von Pipelines in flüssiges Wasser umzuwandeln. Nach der Extraktion wird ein Elektrolyseprozess durchgeführt, um Sauerstoff zum Atmen und Wasserstoff als Treibstoff für das Shuttle zu gewinnen.

Auf dem 450 m hohen Kraterrand ist die Kommunikation mit der Erde ausreichend, es wird kein zusätzlicher Satellit wie auf der dunklen Seite des Mondes benötigt.

 

Wie wollen Sie Ihr Mondlager bauen? Beschreiben Sie die Techniken und Materialien, die Sie verwenden würden.

Für den Aufbau des Lagers schicken wir modulare Teile, die vor Ort zusammengebaut und aufgeblasen werden, um die verschiedenen Strukturen zu errichten.

Wir müssen so wenig Platz wie möglich verbrauchen, um Energie für die Kühlung der Räume zu sparen und eine effiziente Druckbeaufschlagung .

Durch flexible Gänge mit der Kerneinheit verbunden, gibt es starre Strukturen wie das Kriegshausmodul, die Shuttle-Rakete oder das Energiekraftwerk. Alle anderen Module wie Wohnbereich, Fitnessraum und Kommunikationsraum sind aufblasbare Habitate

Diese Habitate werden nach außen hin erweitert, so dass nur der notwendige Raum für die Besatzung entsteht, in dem die Astronauten und die Instrumente untergebracht sind. Die Form dieser Module ist nach der Ausdehnung zylindrisch, was auf den unterschiedlichen Druck zwischen dem Vakuum außen und dem Druck im Inneren zurückzuführen ist.

Das Material für diese aufblasbaren Strukturen sind miteinander verwobene Schichten aus Kevlar und Mylar.

Das Gewächshaus wurde mit dem expandierenden geodätischen Kuppelsystem von Hoberman gebaut, so dass sich die Struktur ausdehnt, wenn die Ökosysteme im Inneren heranwachsen. Dieses Kernstück ist als dreifaches Kuppelmodul konzipiert, bei dem das Double-Bubble-Theorem angewandt wird, um den maximalen Raum mit dem geringsten Material zu bedecken.

Für die Außenverkleidung der Kerneinheit verwenden wir pneumatische Platten aus ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) transparent und mit Wasser gefüllt. Die Schwerkraft auf dem Mond beträgt ein Sechstel der Schwerkraft auf der Erde, so dass das Gewicht kein kritisches Problem für die Stabilität der Struktur darstellt.  

Dieser Kern ist durch eine doppelte Graphenschicht geschützt, die der Struktur Widerstandsfähigkeit verleiht. 

Die Umgebung auf dem Mond ist für die Astronauten sehr gefährlich. Erklären Sie, wie Ihr Moon Camp sie schützen wird.

Die größten Bedrohungen wären die extremen Temperaturen, die Strahlung aus dem Weltraum und die Möglichkeit, von einem Mikrometeoriten getroffen zu werden.

Das Gebiet, in dem sich das Lager befinden wird, weist keine drastischen Temperaturschwankungen auf, aber für den Fall der Fälle können wir die Temperatur im Inneren der faltbaren Habitate ändern, indem wir ihr Volumen verändern, da der Druck im Inneren konstant ist und die Wärmeenergie im gesamten Lager verteilt wird.

Zur Abdeckung der Außenseite der Kerneinheit verwenden wir eine doppelte dünne Graphenschicht, um die abdeckenden Pneumatikplatten aus ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) mit Wasser gefüllt. Dieses Wasser absorbiert die kosmische Strahlung, und die doppelte Graphenschicht schützt die Struktur vor Stößen. Die für die aufblasbaren Module verwendeten Materialien, Kevlar und Mylar, verhindern, dass die Strahlung die Besatzung beeinträchtigt.

Die Schichten der aufblasbaren Habitate bestehen aus widerstandsfähigen Materialien wie Kevlar und Mylar, so dass die verschiedenen aufblasbaren Module des Camps vor Strahlung und Mikrometeoriten geschützt sind.

Erläutern Sie, wie Ihr Moon Camp den Astronauten zur Verfügung stehen wird:
Wasser
Lebensmittel
Elektrizität
Luft

Wie bereits erwähnt, haben wir beschlossen, das Wassereis mit Hilfe einer Pipeline, die einen kontrollierten Sublimationsprozess durchführt, vom Boden des Kraters zu holen.
Als Folge des Nulldrucks existiert Wasser nur in Form von Eis oder Dampf. Das Wassereis im Inneren des Kraters hat eine Temperatur von etwa -240 ºC, aber wenn die Temperatur auf -70 ºC ansteigt, sublimiert das Wasser in Dampfform.
Wir werden eine kleine Pipeline zum Boden des Kraters führen, die den extremen Kontakt mit dem Eis mit einem kleinen Heizer in der Pipeline aufheizt und die lokale Temperatur des Eises auf bis zu -70 ºC erhöht, um die Sublimation durchzuführen und den Dampf im Krater aufzufangen.
Danach wird das Wasser entsprechend seiner Verwendung verteilt, je nachdem, ob es in das Gewächshaus, in die Häuser oder in ein anderes Modul des Lagers fließt.
Im Moon Camp kann Wasser auch aus dem Recycling-Modul gewonnen werden, in dem Urin und Fäkalien der Besatzung recycelt werden.

Wie bereits erwähnt, wird ein Gewächshausmodul gebaut, in dem Lebensmittel für die Bewohner der Basis angebaut werden sollen. Die Idee ist, die Pflanzen im Gewächshaus in verschiedene Abschnitte zu unterteilen, je nachdem, wie viel Wasser sie für ihr Wachstum benötigen.
Wir werden eine Aquaponik-Anlage für den Anbau von Kräutern und Gemüse sowie für die Fischzucht nutzen und dabei auch hydroponischen Gartenbau betreiben.

Als erneuerbare Energiequelle steht uns das Sonnenlicht zur Verfügung, das wir dank der Sonnenkollektoren, die wir in der Nähe des Lagers aufstellen werden, für die Energieversorgung nutzen werden.
Wir haben Stromgeneratoren, die die Wassersublimation nutzen, um eine Turbine zur Stromerzeugung anzutreiben; diese Energie wird genutzt und in Batterien gespeichert.
Für die Zeiträume, in denen die Sonnenstrahlen die Mondoberfläche nicht erreichen, zum Beispiel bei einer Sonnenfinsternis auf dem Mond, nutzen wir die in Batterien gespeicherte Energie.

Ein bestimmter Prozentsatz des Lagerwassers wird für das Energiekraftwerk bestimmt sein, wo es aufbereitet und durch ein Elektrolyseverfahren in Sauerstoff umgewandelt wird, um das Lager zu versorgen.
Die Luft in der Erdatmosphäre besteht zu etwa 75 Prozent aus Stickstoff und zu 20 Prozent aus Sauerstoff.
Die Ökosysteme im Gewächshaus produzieren Sauerstoff und Kohlendioxid, der Stickstoff wird aus dem Recycling von Urin und Fäkalien im Recyclingmodul gewonnen.

Erläutern Sie, was der Hauptzweck Ihres Mondlagers sein wird (z. B. kommerzielle, wissenschaftliche und/oder touristische Zwecke).

Das Hauptziel unseres Projekts ist der Bau eines Mondlagers, das als wissenschaftlicher Entwicklungs- und Erkundungsaußenposten konzipiert ist, wo die Besatzung von einem sicheren Ort aus erkunden und untersuchen kann, der sie mit allem versorgt, was sie braucht.

Beschreiben Sie einen Tag auf dem Mond für Ihre Moon Camp Astronautencrew.

Organisation ist von grundlegender Bedeutung, um die Besatzung am Leben zu erhalten, daher müssen die mit der Kontrolle verbundenen Tagebuchaufgaben organisiert werden, um die Sicherheit zu gewährleisten. 

Erstens muss der Druck im Inneren der Habitate kontrolliert werden, denn wenn es zu einem Druckverlust kommt, weil Luft aus den Habitaten austritt, können Menschen innerhalb von Minuten sterben.

Ein weiterer wichtiger Prozess ist die Elektrolyse, da bei diesem Verfahren Sauerstoff erzeugt wird, der den von den Pflanzen im Gewächshaus stammenden Sauerstoff ergänzt.

Was die Energie betrifft, so können wir zwar für einen kurzen Zeitraum Batterien verwenden, aber Sonnenkollektoren sind wichtig, um Energie für die Stromversorgung der Geräte und den Betrieb der Druckpumpen zu erzeugen.

Die Besatzung wird in Schichten eingeteilt, um alle vorgenannten Aspekte zu kontrollieren. Es muss eine Nachtschicht geben, damit jemand wach ist, falls ein Fehler oder ein Problem im System auftritt und es repariert werden muss.

Dann gibt es die Tagesschicht, in der jede Person eine andere Aufgabe in verschiedenen Bereichen des Lagers hat.

Jede Schicht hat Pausen, um zu essen und sich mit anderen Camp-Bewohnern in den Gemeinschaftsräumen auszutauschen, sich zu entspannen oder z. B. den Fitnessraum zu nutzen, ohne dabei ihre Schlafenszeit zu vergessen.



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