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: Weiblicher Space Jam

IES Cervantes  Madrid    Spanien 17, 16

Externer Viewer für 3d-Projekt

Beschreibung des Projekts

Die In-situ-Ressourcennutzung (ISRU) wird eingesetzt, um das Risiko und die Kosten für den Bau und den Betrieb einer Mondbasis zu verringern.
Unser Moon camp umfasst verschiedene Module für das tägliche Leben, die Kommunikation, die Nahrungsmittelproduktion, die Kraftstoff- und Wassererzeugung, die Lagerung und andere Einrichtungen, einschließlich eines Freizeitraums.
Verschiedene halbkugelförmige Gebäude, die mit Regolith bedeckt sind, werden die verschiedenen, miteinander verbundenen Module bilden. Wir haben dies getan, um die Bewegung der Astronauten zu erleichtern, die vor der Sonneneinstrahlung geschützt sein werden. Diese Gebäude bilden geometrische Strukturen, die sich über unterirdische Räume schichten, in denen die Menschen sehr geschützt schlafen werden. Auch einige Wasser- und Nahrungsmittellager werden sich unter der Erde befinden.
Für den langfristigen Betrieb werden autonome oder erdgesteuerte Bausysteme benötigt, darunter Rover und Roboter. Diese Geräte sind in der Lage, unter Bedingungen reduzierter Schwerkraft (1/10 der Schwerkraft der Erde) zu arbeiten. Für den Bau diverser Gebäude werden 3D-Großdrucker zum Einsatz kommen, ebenso wie autonome Elektrolysesysteme zur Herstellung von Sauerstoff und andere Systeme für die Kommunikation und die Kraftstofferzeugung.
Das tägliche Leben auf dem Mond erfordert eine Nahrungsmittelproduktion an Ort und Stelle. Dazu gehört ein Gewächshaus für den Anbau von Gemüse auf angereicherter Monderde. Verschiedene Verfahren können kombiniert werden, um Wasser und Nährstoffe aus Regolith sowie aus menschlichem Urin und Abfällen zu gewinnen. Die Kommunikation mit der Erde wird dank des Fachwissens und des Hintergrunds der Raumfahrtbehörden problemlos möglich sein. Dies wird dank der verschiedenen Sonden möglich sein, die bereits gestartet wurden und derzeit im Weltraum unterwegs sind.

Wo wollen Sie Ihr Moon Camp errichten?

Die Sonne scheint am stärksten auf die verborgene Seite des Mondes. Wenn wir unser Lager in diesem Gebiet errichten, werden wir aufgrund der großen Menge an Sonnenlicht mit Solarzellen Strom erzeugen. Außerdem möchten wir es auf dem Südpol aufstellen. Dort gibt es tiefe dunkle Krater, die mit Eis und chemischen Elementen gefüllt sind, aus denen wir Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser, Treibstoff usw. gewinnen könnten.

Wir halten es für die beste Lösung, unser Lager am Südpol und auf der verborgenen Seite des Mondes aufzuschlagen. Auf diese Weise hätten wir mehr Licht und Eis und könnten das Auftauen verhindern. Da dieser Satellit keine Atmosphäre hat, werden wir umso weniger Temperaturschwankungen erleiden, je näher wir uns am Südpol befinden, da wir Eisblöcke um uns herum haben werden.

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

Der Bau eines Mondlagers erfordert die Verwendung von Materialien, die dort gewonnen werden können, auch bekannt als ISRU. Eine dieser Ressourcen, die im Überfluss vorhanden sind, ist Regolith. Es hat viele Verwendungszwecke, wie z. B. die Gewinnung von Sauerstoff, ermöglicht aber auch die Bildung von Ziegeln für die Mondbasis. Es besteht aus Staub, Erde, Basaltbrocken und anderen Materialien, die auf jeder Planetenoberfläche zu finden sind. Es handelt sich um ein hartes und kompaktes Material.
Die Basis wird aus Ziegelsteinen gebaut, die aus Regolith und Astronautenurin gemischt werden und zur Herstellung von Beton verwendet werden. Das Regolith wird in speziellen 3D-Solardruckern, die vom DIR, ESA-ESTEC und dem DIR entwickelt werden, zu Ziegeln verarbeitet.
Die Mondbasis wird eine kugelförmige Form haben. Dies ist auf den Luftdruck zurückzuführen, der nach außen hin ausgeübt wird, so dass die Basis die Struktur einer Überdruckkammer simulieren muss, die einem hohen Druck standhält. Die Decken müssen wegen der starken seismischen Bewegungen auf der Mondoberfläche niedrig sein, und um Material und Zeit zu sparen, die für den Bau der verschiedenen Module, aus denen die Basis besteht, verwendet werden können. Ein Teil der Basis wird unterirdisch gebaut, um einen besseren Schutz vor schädlicher Sonneneinstrahlung zu gewährleisten (Schlafräume, Lebensmittel- und Wasservorräte).

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

Der Mond befindet sich innerhalb der von der Sonne erzeugten Heliosphäre, die ihn vor dem größten Teil der kosmischen Strahlung schützt. Da er sich jedoch außerhalb der Magnetosphäre befindet, dem schützenden Magnetfeld der Erde, das die meisten Sonnenteilchen ablenkt, wird er von hochenergetischer Sonnenstrahlung getroffen. Diese ionisierende Strahlung verursacht verschiedene Formen biologischer Schäden an Biomolekülen, Zellen und Geweben, die sich negativ auf die geistige Gesundheit der Astronauten auswirken und zu Verhaltensänderungen, Ermüdung oder hohem Stresslevel führen oder sogar Krebs verursachen können. Um diese negativen Auswirkungen auf die Astronauten zu vermeiden, würden wir hauptsächlich mit den natürlichen Ressourcen des Mondes arbeiten. Wir würden Regolith für den Bau der Infrastrukturen verwenden, da es nachweislich vor Strahlung schützt. Außerdem würden wir das Schlafmodul, alle Lagerstätten und ein Nahrungsmittellager in den unterirdischen Höhlen des Mondes unterbringen, die als natürliche Strahlungsdämpfer fungieren.

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

Die Basis wird sich am Südpol des Mondes befinden, um Wasser aus dem Eis zu gewinnen. Es wird in der Basis gesammelt und gefiltert, um es später zu nutzen. Außerdem werden wir weiteres Wasser aus Kratern in der Nähe der Siedlung gewinnen. Diese Krater enthalten Eis und chemische Elemente. Wir werden in der Lage sein, Wasserstoff- und Sauerstoffatome zu gewinnen, um Wassermoleküle zu bilden. Das Eis wird in der Basis gesammelt und gefiltert, um es später zu verwenden. Wasser wird auch aus Regolith, Methan und aus menschlichen Abfällen gewonnen werden.

Gemüse und Früchte werden in einem Gewächshaus angebaut. Der Boden wird aus Regolith, Wasser und menschlichen Abfällen bestehen. Er muss auch reich an Stickstoff sein. Der Druck im Inneren des Gewächshauses wird dem Druck der Erdatmosphäre ähnlich sein. Im Lager wird es einen kreisförmigen Wasserkreislauf geben, der das überschüssige Wasser in das Gewächshaus umleitet. Ziel ist es, die Pflanzen im Gewächshaus zu bewässern. Die Lebensmittel werden in einem Lagerhaus in der Nähe der Küche gelagert. Neben den Lebensmitteln aus dem Gewächshaus werden die Astronauten auch verarbeitete Lebensmittelpakete von der Erde mitführen.

Elektrizität kann aus Sonnenkollektoren gewonnen werden, da auf dem Mond aufgrund der fehlenden Atmosphäre oder Ionosphäre mehr Energie gewonnen wird. Allerdings ist die Strahlung 1000-mal stärker als auf der Erde, so dass sie die Solarzellen beschädigen oder ihre Effizienz verringern kann.
Auch aus Regolith gewonnener Brennstoff könnte verwendet werden, da es einige Methoden gibt, ihn zu gewinnen. Die effektivste Methode ist die Verwendung von nicht-radioaktivem Helium-3, das auf dem Mond vorhanden ist, um Spaltungsreaktionen durchzuführen.
Die Energie wird in supraleitenden Batterien gespeichert und steht in der Mondnacht zur Verfügung, wenn sie am meisten gebraucht wird.

Zur Gewinnung von Sauerstoff ist die Verwendung des Mondregoliths eine der besten Möglichkeiten, da er 45% Sauerstoff in seiner Zusammensetzung enthält. Er ist chemisch an Metalle gebunden, so dass es schwierig ist, ihm Sauerstoffatome zu entziehen. Für das Verfahren ist eine Kammer erforderlich, in der das Regolith in geschmolzene Salzverbindungen mit einer Temperatur von 950 ºC getaucht wird, durch die ein Luftstrom strömt. Dadurch wird der Prozess der Sauerstoffextraktion ausgelöst. Jüngste Forschungsarbeiten verbessern die Temperaturanforderungen für die Gewinnung von Sauerstoff. Dies muss natürlich durch Methoden der Sauerstoffrückgewinnung ergänzt werden. Die effektivste derzeit verfügbare Methode ist das so genannte Roxin.

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

Der Hauptzweck ist wissenschaftlicher Natur und konzentriert sich auf die Erforschung der Mondoberfläche und ihrer Materialien. Es wird den Wissenschaftlern auch ermöglichen, unter anderen Druck-, Strahlungs-, Schwere- und Feuchtigkeitsbedingungen als auf der Erde zu experimentieren. Ein weiterer wissenschaftlicher Zweck besteht darin, ein Shuttle für den Mars oder andere Missionen zu bauen. Da es auf dem Mond keine Schwerkraft gibt, ist der Start von Raketen einfacher zu bewerkstelligen. Außerdem kann der Mond als Transitraum für Astronauten genutzt werden, um zum Mars zu reisen, wenn der optimale Zeitpunkt für die Reise erreicht ist.

Es gibt einen technologisch-industriellen Zweck, denn der Mond ist reich an Materialien und Mineralien, die für verschiedene Verwendungszwecke interessant sind, wie Titan und andere seltene Metalle. Es gibt bereits mehrere Unternehmen, die sich auf die Ausbeutung dieser Ressourcen konzentrieren. Außerdem gibt es einige Unternehmen, die sich auf die Möglichkeiten der touristischen Nutzung konzentrieren, aber dies ist eine langfristige Idee.

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

In Anbetracht der Tatsache, dass ein Lichttag auf dem Mond 14 Erdtage beträgt und der menschliche Körper nicht in der Lage ist, so viele Stunden ohne Schlaf zu überstehen, nehmen wir als Referenz einen Erdtag (24 Stunden), der einem Tag auf der Internationalen Raumstation entsprechen würde.

Wir werden den Tag in drei verschiedene Abschnitte unterteilen: Arbeitsphase (etwa 12 Stunden), Ruhephase (4 Stunden) und Schlafphase (8 Stunden).

Zunächst haben die Astronauten nach dem Aufwachen eine Stunde Zeit (die erste Stunde der Ruhezeit), um ihren Körper durch körperliche Übungen aufzuwärmen. Da die Schwerkraft des Mondes zehnmal geringer ist als die der Erde, werden die Muskeln und Organe aufgrund des veränderten Blutdrucks verändert und geschwächt. Aus diesem Grund ist eine vollständige körperliche Vorbereitung zu Beginn des Tages von entscheidender Bedeutung. Nach dem Training versammeln sich alle Besatzungsmitglieder in der Küche, um gemeinsam zu frühstücken. Danach findet eine Besprechung im Telekommunikationsmodul statt, um die täglichen Aufgaben zu verteilen.
Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Arbeitsphase. Zu den Aufgaben im Zusammenhang mit der Wartung der Station gehören: die Überprüfung des Wasser- und Kraftstoffstands in den Lagerstätten. Die Licht-, Feuchtigkeits-, Druck- und Temperaturwerte im Gewächshaus müssen überprüft werden. Die Solarpaneele müssen von Mondstaub befreit werden, um sicherzustellen, dass sie einwandfrei funktionieren. Außerdem müssen Drohnen und Rover gereinigt, Staub und Reste von Regolith mit Hilfe einer Ultraschallwäsche entfernt werden, falls dies erforderlich ist. Die übrigen Tätigkeiten, die während des Arbeitstages durchgeführt werden müssen, stehen im Zusammenhang mit den Zielen der Besiedlung des Mondes, die bereits in einem anderen Abschnitt erwähnt wurden.

Zwischen den Aufgaben gibt es in der ersten Tageshälfte eine Mittagspause und eine Ruhephase, in der sich alle für etwa eine Stunde im Speisesaal treffen. Nach Beendigung aller Aufgaben, etwa in der Mitte des Tages, haben sie etwa 2 Stunden Freizeit, bevor sie zu Abend essen und wieder schlafen gehen, damit die Astronauten eine angemessene Schlafdauer (8 Stunden) erreichen können.



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