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: Die dunkle Seite des Käses

UTC Portsmouth  Portsmouth    Vereinigtes Königreich 16

Externer Viewer für 3d-Projekt

Beschreibung des Projekts

Unsere Mondbasis-Mission wird in 4 Anfangsphasen unterteilt sein:

In Phase 0 wird ein kleines Team losgeschickt, um einen automatisierten Laser-Sinter-3D-Drucker einzurichten, bevor es nach Hause zurückkehrt, um die für den Bau der Basis erforderlichen Steine zu produzieren und in einer separaten Mission den kleinen Kernreaktor mit ein paar Spezialisten einzurichten.

Stufe 1 umfasst zwei Raketen, von denen eine Baumaterialien (Rahmen, Zelte und Luftschleusen) hochschickt und die andere die Erstbesatzung bringt, die mit Hilfe der leicht konstruierbaren Rahmen und gedruckten Ziegelsteine (die zwischen den Missionen kontinuierlich hergestellt werden) die drei ersten Zentralkuppeln bauen kann. 

Stufe 2 wird mehr Baumaterialien für die Herstellung von drei größeren Außenkuppeln zur Erweiterung der Basis sowie Ressourcen für die Versorgung der Besatzung und für die Forschung enthalten - in der dritten und letzten Rakete von Stufe 2 werden weitere Personen hinzukommen, um die Besatzung zu vervollständigen. 

In Phase 3 wird eine Ablösebesatzung hochgeschickt, die die ursprüngliche Besatzung aus Phase 1 ablöst, sowie alle von der Besatzung angeforderten Ausrüstungsgegenstände oder Materialien - diese Nutzlast dient als Reaktion auf Probleme oder Notwendigkeiten, die nur von der Besatzung erkannt werden können, um sicherzustellen, dass alle unvorhergesehenen Probleme in den Plan aufgenommen und gelöst werden. 

Alle Nutzlasten werden von Arian-5-Raketen befördert, da diese eine ideale Kapazität und die Funktionalität von Doppelnutzlasten haben, wenn neben den Besatzungsmitgliedern auch Ausrüstungen befördert werden.

Wo wollen Sie Ihr Moon Camp errichten?

Unsere Mondbasis wird sich in der Nähe von Stöfler befinden, einem Krater im südlichen Hochland. Auf der Südseite scheint die meiste Zeit des Tages die Sonne, was uns mit Hilfe der Solarpaneele mit Strom versorgt und uns Licht für die Durchführung von Aufgaben während des Tages liefert. Da die Krater in ständiger Dunkelheit liegen, haben wir Zugang zu Mondeis, das vor allem in den späteren Phasen des Betriebs der Basis (zur Herstellung von Raketentreibstoff) eine wichtige Ressource darstellt. Da unser Stützpunkt letztlich eine Raketenstartbasis werden soll, können die Raketen auf der Südseite ein Schleudermanöver um die Erde durchführen, wenn sie zu ihrer Reise ins Sonnensystem aufbrechen. Dadurch erhalten die Raumschiffe einen großen Geschwindigkeitsschub, ohne viel Treibstoff zu verbrauchen, was die Starts noch effizienter macht.

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

Unser Mondlager wird modular aufgebaut sein, so dass neue Strukturen leicht hinzugefügt werden können, wenn die Basis erweitert wird. Jede Struktur besteht aus 3 Schichten (siehe unser Modell mit der Schnittanalyse) und Luftschleusen für Ein- und Ausgänge. Die innere Schicht wird aus PVC-beschichtetem Polyester bestehen (inspiriert von Bergsteigerzelten und luftdichten Gewächshäusern), da sie leicht an Schicht 2 angehängt werden kann und völlig luftdicht ist - so kann sie unter Druck gesetzt werden und als Wohnraum für die Besatzung dienen. Die 2. Schicht wird ein Metallrahmen aus Dreiecken sein, die eine Kuppel bilden, da Bögen die stärkste Form sind und Dreiecke stabil und leicht zu konstruieren sind. Der Metallrahmen kann von den Besatzungsmitgliedern in Raumanzügen von Hand aus Aluminiumstangen mit einem Durchmesser von 50 mm hergestellt werden. Die dritte und letzte Schicht wird eine Steinkuppel aus Ziegelsteinen sein, die mit Mondboden hergestellt werden. Sie lassen sich leicht zusammensetzen, haben ineinander greifende Formen und halten sich selbst außerhalb des Metallrahmens - sie werden von automatisierten SLS-Regolith-Druckrobotern hergestellt, die so programmiert sind, dass sie sie produzieren, während sie nach Stufe 0 auf dem Mond verbleiben, damit die Ziegelsteine für Stufe 1 bereit sind. Nach den ersten 4 Stufen wird es 6 Kuppeln mit 6 m Durchmesser und 3 mit 12 m Durchmesser geben. Die kleinen 6 sind für: Küche, Energie- und Sauerstoffkontrolle, Wohnräume, Fitnessraum, Kommunikationszentrum und Krankenstation. Die größeren 3 Kuppeln werden jeweils durch das Polymer in zwei Hälften geteilt (also luftdicht), wobei die eine Hälfte für Algen und Hydrokulturen und die anderen 3 Hälften für Werkstatt, Labor und Lagerräume vorgesehen sind.

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

Die oberste Priorität bei der Konstruktion der Mondbasis ist die Sicherheit der Besatzung. Die Strukturen der Basis bestehen aus Kuppeln, die von Natur aus die stärksten sind, um Langlebigkeit zu gewährleisten und die Besatzungsmitglieder vor Asteroideneinschlägen oder Weltraummüll zu schützen. Das Material des Innenzelts ist ein starkes und beschichtetes Polyester, das keine Risse oder Lecks aufweist. Die Strahlung auf der Mondoberfläche ist aufgrund der fehlenden Atmosphäre, die die CMBR-Strahlung abblockt, etwa 200-mal so hoch wie auf der Erde. Aus diesem Grund ist die äußere Schicht der Kuppel so dick wie sie ist (500 mm), da sie die meiste Strahlung absorbiert und alles, was darüber hinausgeht, vom Zelt abgehalten wird (das reflektierend ist). Alle Kuppeln haben mehrere Zugangswege, Solarenergie mit nuklearer Unterstützung, ein Sauerstofferzeugungssystem und Algen - kein einziger Fehler könnte das System zerstören.

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

Der größte Teil des Wassers stammt aus dem Wasserrückgewinnungssystem (WRS), das Umgebungswasser (Kondensation und Feuchtigkeit) sowie Urin auffängt. Wasser wird auch in einem Sabatier-System erzeugt, das den von der OGS erzeugten Wasserstoff (siehe 2.4 D) mit Kohlendioxid kombiniert, um Wasser (Wärme und Methan) zu erzeugen. Dieses Wasser kann nun für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden. Die Wärme kann zum Beheizen der Basis verwendet werden, und das gespeicherte Methan kann als Kraftstoff verwendet werden. Das andere Wasser für die Algenteiche, eine frische Wasserversorgung, die in das System eingemischt und später für die Produktion von Wasserstoff und Sauerstoff für Raketentreibstoff verwendet wird, wird aus den Eisvorkommen auf dem Mond stammen.

In der Anfangsphase der Mission werden die Astronauten von Rationen leben, die sie von der Erde mitnehmen. Diese Vorräte werden mit den anderen Landungen, die für die Mission notwendig sind, wieder aufgefüllt. In der ersten Phase wird eine der drei "Agro-Kuppeln" auf dem Mond errichtet. Diese beherbergen unter anderem hydroponische Anlagen, in denen die für die Versorgung der Mondbasis erforderlichen Nahrungsmittel angebaut werden können. In den folgenden Etappen wird die Infrastruktur für die beiden anderen Buchten geschaffen. Es wird jedoch weiterhin ein regelmäßiger Nachschub an Rationen von der Erde heraufgeholt, der sowohl als Ausfallsicherung als auch zur Auffüllung der Mineralien- und Salzvorräte der Astronauten dient. Die Hydrokultur ermöglicht es den Astronauten und den Bodenteams, das Wachstum der Pflanzen fast vollständig zu kontrollieren, die Ernten zeitlich zu steuern und die Nährstoffe für ein fruchtbares Wachstum bereitzustellen. Die angebauten Pflanzen werden gentechnisch so verändert, dass sie größer und schneller wachsen als natürlich vorkommende Pflanzen und die Nahrungsmittelproduktion maximiert wird.

Die meisten Weltraumoperationen werden durch Solarpaneele betrieben, sie sind hervorragend. Außerdem sind sie im Weltraum effektiver als auf der Erde, da es keine Atmosphäre gibt, die die Lichtintensität reduziert. Nach ihrer Fertigstellung wird unsere Mondbasis drei Solarzellenfelder zusammen mit einem kleinen Kernreaktor, einem schnellen Neutronenreaktor (FNR), nutzen, der ein Na-K-C-Kühlmittel verwendet. Da er (im Weltraum) zuverlässig funktioniert, ist das Risiko eines SCRAM (oder einer Kernschmelze) ausgeschlossen. Er bietet zusätzlich zu den drei separaten Solarzellenfeldern eine weitere Schutzschicht gegen Energieverluste im Falle eines Ausfalls. Außerdem deckt sie den Grundlast-Energiebedarf. Der Reaktor wird in einem nahe gelegenen Krater errichtet, der bei einem Unfall als Schutzschild dient, aber auch den Reaktor im Schatten hält und so die Kühlung unterstützt. Wenn der FNR-Reaktor ersetzt werden muss, könnten neue Technologien wie ein Hybrid aus Kernkraftwerk und Batterie-Reaktor noch effektiver sein.

Der Großteil der Luft wird mit Hilfe eines Sauerstofferzeugungssystems (OGS) recycelt. Dieses System nutzt die Elektrolyse, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten. Der erzeugte Wasserstoff wird im WRS verwendet (siehe 2.4 A). Dieses System wird auf der ISS verwendet und wird seit über 50 Jahren in U-Booten eingesetzt. Das heißt, es ist erprobt und getestet, und alle größeren Schwachstellen, die erst in der Praxis auftreten, wurden ausgemerzt. Systeme können nie perfekt sein und es gibt zwangsläufig Luftverluste, die die ISS durch Sauerstofflieferungen von der Erde ausgleicht. Allerdings werden wir den Sauerstoff mit Algentanks in der Basis wieder auffüllen. Beide Systeme werden zusammenarbeiten, um eine ausreichende Versorgung der Besatzung mit Atemluft zu gewährleisten. Sollte es zu einem Bruch in der Basis kommen, können die undichten Stellen isoliert werden, da alle Türen luftdicht sind.

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

Ziel unserer Mission ist die Errichtung einer autarken Basis auf dem Mond als Voraussetzung für eine Raumfahrt-Tankstelle. In Zukunft wollen wir immer weiter in unsere Galaxie vordringen, um neue Himmelskörper im Universum zu erforschen, zu erkunden und möglicherweise zu besiedeln. Bei der Raumfahrt (z. B. bei Mond- und Marsstarts) wird der größte Teil des Treibstoffs verbraucht, um der Erdatmosphäre zu entkommen, was die Reichweite des Raumschiffs stark verringert. Unsere Basis wird dazu dienen, nach dem Verlassen der Erde einen Zwischenstopp einzulegen und aufzutanken, bevor das Raumschiff erneut startet und zu seinem Zielort reist. Aus diesem Grund ist unsere Basis hochgradig modular aufgebaut, so dass sie nach der ersten 4-Stufen-Mission zu einem größeren Hafen mit Betankungsmöglichkeiten erweitert werden kann.

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

Unser Ziel ist es, dass ein Tag auf dem Mond für unsere Besatzung einem Arbeitstag auf der Erde entspricht, damit sich die Besatzung leichter und schneller an die neue Umgebung anpassen kann und das Gefühl der Abnormalität gegenüber ihrem irdischen Leben verringert wird. Die Tage beginnen mit einem Training im Fitnessraum, der mit einem Laufband und einem Bungee-Gurt ausgestattet ist, um eine stärkere Schwerkraft zu simulieren, gefolgt von einem Frühstück, um die Leute für den Tag zu stärken. Danach hat jedes Besatzungsmitglied eine oder mehrere morgendliche Aufgaben, die von der jeweiligen Rolle abhängen. In der ersten Phase der Mission wird es 4 Besatzungsmitglieder geben: Ein Kommandant, der auch auf Botanik spezialisiert ist, ein Sanitäter und 2 Ingenieure - Aufgaben könnten beispielsweise der Aufbau neuer Strukturen für die nächsten Etappen, die Wartung der Basis oder der Ausrüstung oder die Überwachung der Hydrokulturen (in späteren Etappen) sein. In Phase 2 wird die Mannschaft durch einen weiteren (spezialisierteren) Botaniker ergänzt (da die Führungsrolle des Kommandanten oberste Priorität hat), einen Forscher und einen weiteren Ingenieur, da der Bau und die Wartung der Ausrüstung für die Mission so wichtig sind. Nach den morgendlichen Aufgaben gibt es eine Mittagspause und etwas Freizeit, je nachdem, wie viele / wie dringende Aufgaben an diesem Tag anfallen. Dann kommen die Aufgaben am Nachmittag, die (genau wie am Vormittag) von den individuellen Rollen der Besatzungsmitglieder abhängen. Forschungsaufgaben wären wichtig, da unsere Basis umfangreiche Tests durchführen muss, um ihren Zweck als Voraussetzung für einen Raumschiffstopp zu erfüllen. Aber auch Gruppen auf der ganzen Welt, die an der Mondforschung interessiert sind, wie z. B. Universitäten, könnten Anfragen für Tests und Proben einreichen, ähnlich wie die ISS die globale Forschung unterstützt und eine zweite Finanzierungsquelle für das Mondbasisprojekt darstellt. Wir möchten, dass der Tag einheitlich verläuft, bestehen jedoch darauf, dass Entscheidungen über die Zeitplanung von Fall zu Fall getroffen werden, da die Reaktion auf neue und unvorhergesehene Entwicklungen für das Gedeihen außerhalb des Planeten so wichtig ist, dass Pausen und andere Zeitfenster geopfert und bei Bedarf zu einem späteren Zeitpunkt erstattet werden können. Nachdem die Aufgaben des Tages erledigt sind, haben die Besatzungsmitglieder Zeit zum Abendessen und zur freien Verfügung, um sich zu entspannen und zu vergnügen, bevor sie schlafen gehen.



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