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: Mannschaft Creanga

Ion Creanga Nationale Hochschule  Bukarest    Rumänien 16, 15, 17

Externer Viewer für 3d-Projekt

Beschreibung des Projekts

Unser Mondcamp ist als voll funktionsfähiger Außenposten auf der Mondoberfläche konzipiert, wo während des gesamten Mondzyklus wissenschaftliche Erkundungen und Entdeckungen durchgeführt werden können. Die Basis besteht aus modularen sechseckigen Räumen, die letztendlich eine Biene mit unbegrenzten Raumkombinationen und einem anderen Designansatz als bisher bilden werden. Das Mondlager ist speziell für die Unterbringung von sechs Astronauten und deren normale Lebensgewohnheiten ausgelegt. Jeder Raum hat seine eigene Ausstattung und seinen eigenen Zweck, z. B. für medizinische oder Forschungszwecke. Der Mond ist reich an Mineralien und Metallen wie Silizium, das für die Entwicklung von Solarzellen benötigt wird, oder Helium-3, das als Treibstoff verwendet werden kann, und bringt uns der Erforschung und Nutzung des Weltraums einen Schritt näher. Durch den Transport solcher Materialien zur Erde werden wir unseren Planeten mit nachhaltigen Energiequellen versorgen.

Wo wollen Sie Ihr Moon Camp errichten?

Wir möchten die Mondbasis in der Nähe des Mond-Südpols errichten, genauer gesagt am Rande des Shackleton-Kraters, da dies ein Ort ist, der ständig dem Sonnenlicht ausgesetzt ist und daher mehr Vorteile für das Lager bieten würde. Die Nähe zum Südpol spart Energie und Vorräte, die bei Erkundungen benötigt werden, da die zurückzulegende Strecke kürzer wäre. Die Temperaturschwankungen wären im Vergleich zu anderen Mondstandorten weniger drastisch, was für die Schaffung eines natürlicheren Klimas für die Astronauten äußerst hilfreich wäre. Dank der ständigen Sonneneinstrahlung könnte die Basis fast ausschließlich mit Solarenergie betrieben werden, so dass wir nicht viele Batterien benötigen, um den Energieverlust auszugleichen. Außerdem hätten wir Zugang zu einer der größten Wasserquellen auf dem Mond, nämlich zu Kratern voller Eis am Südpol, das abgebaut und geschmolzen werden kann, um Trinkwasser für die Besatzung zu gewinnen.

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

Für den Bau der Basis werden wir sowohl modulare Teile als auch 3D-gedruckte Teile verwenden. Kurz nach der Landung werden sich die Astronauten vorübergehend in einem aufblasbaren Zelt niederlassen, während ein kleiner Rover damit beginnt, die Umgebung nach Mängeln und Hindernissen zu scannen und alle Dateien zur Bearbeitung an den 3D-Drucker zu senden, um dann mit dem Bau zu beginnen. Die Böden werden aus sechs Dreiecken aus Kohlefaser-Verbundwerkstoff bestehen, die aufgrund ihrer hohen Temperaturtoleranz und ihres geringen Gewichts besonders leicht sind. Sie werden zusammengefügt und bilden eine sechseckige Struktur. Alle Räume werden von sechs LEDs beleuchtet, eine an jeder Ecke, und sind durch ein System von Fluren verbunden, die so geformt sind, dass sie zwischen den Sechsecken verlaufen. Nach der Schaffung eines soliden Fundaments werden wir mit dem 3D-Drucken von rechteckigen Wänden aus Titan beginnen, um die Festigkeit und den Schutz der Basis zu gewährleisten. Anschließend werden alle Innenwände der Basis mit einer Metallbeschichtung versehen, um einen zusätzlichen Schutz gegen Sonneneinstrahlung zu gewährleisten. Diese Struktur ermöglicht es, einen Raum zu versiegeln oder so viele Räume wie nötig hinzuzufügen.

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

Die größten Herausforderungen für die Raumfahrer sind: Weltraumstrahlung und Mini-Meteoriten, Schwerkraft. Aber sie werden auch Verhaltensrisiken ausgesetzt sein. Was die äußeren Gefahren angeht, so können die Astronauten auf dem Weg zum Mond die sie umgebende Fracht als Schutzschild gegen die Strahlung nutzen, und je größer deren Masse ist, desto größer ist der Schutz. Nach ihrer Ankunft auf dem Mond werden sie in einem aufblasbaren Zelt untergebracht, das von einer schützenden Schicht aus Mondboden bedeckt ist, während der 3D-Druck-Roboter in der Zwischenzeit die Basis aufbaut. Damit die Basis sicher ist, haben wir sie mit dicken Wänden geplant. Zum Schutz vor hohen Temperaturen können wir Hitzeschildplatten aus Siliziumdioxidfasern verwenden. Um die psychische Gesundheit der Besatzung aufrechtzuerhalten, werden sie in engem Kontakt mit ihrer Familie und ihren Freunden bleiben, und sie werden auch 0,5 kg ihrer Habseligkeiten mitbringen dürfen, um sich wie zu Hause zu fühlen. Im Inneren der Basis stehen ihnen ein Fitnessraum und ein Entspannungsbereich zur Verfügung, die es ihnen ermöglichen, ihre Sozialkompetenz und ihr Wohlbefinden zu erhalten, was auf lange Sicht äußerst wichtig ist.

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

In zahlreichen Berichten wurde darauf hingewiesen, dass es an den Mondpolen Wasser in Form von Eis gibt, und da wir die Basis in der Nähe des Shackleton-Kraters positioniert haben, werden wir Zugang zu der Quelle in der südlichen Region haben. Das Eis wird abgebaut und zurück zur Basis transportiert, wo es in einem Behälter im Freien durch die Sonnenenergie geschmolzen wird. Sobald es geschmolzen ist, wird das Wasser durch ein unterirdisches Rohrsystem fließen und schließlich in ein Pumpsystem in der Basis geleitet. Außerdem wollen wir das Wasser aus der Luft und dem Urin recyceln, so dass ein geschlossenes System entsteht.

Zunächst werden sich die Astronauten von den Vorräten ernähren müssen, die sie von der Erde mitgebracht haben. Der Rest der Lebensmittel wird in Hydrokulturen direkt in der Mondbasis angebaut, so dass die Astronauten in den nächsten ein bis zwei Monaten eine teilweise pflanzliche Ernährung erhalten. Bis dahin werden wir vollwertige Pflanzen (wie Brokkoli, Blattgemüse, Rosenkohl, Bohnen, Süßkartoffeln und mehr) wegen ihrer ernährungsphysiologischen Vorteile zu uns nehmen. Um die Auswahl zu erweitern, steht den Astronauten ein 3D-Drucker für Lebensmittel zur Verfügung, mit dem sie alle Arten von Gerichten zubereiten können. Die Besatzungsmitglieder werden von Ernährungswissenschaftlern untersucht, um ihre Stoffwechseleigenschaften zu bestimmen und so einen optimalen Ernährungsplan zu erstellen, der den Verbrauch unnötiger Lebensmittel einschränkt.

Unsere Hauptenergiequelle werden hocheffiziente Sonnenkollektoren sein. Dank der nahezu konstanten Sonneneinstrahlung in der Nähe des Shackleton-Kraters werden wir tagsüber keine anderen Energiequellen benötigen. In der Nacht müssen wir jedoch Batterien einsetzen, um die inaktiven Sonnenkollektoren zu ersetzen. Eine der Lösungen ist die Verwendung von Wasserstoff-Brennstoffzellen. Der Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser gewonnen, bei der O2 und H2 entstehen. Eine Alternative dazu wäre die Verbrennung von Methan zur Energiegewinnung. Methan kann durch die Sabatier-Reaktion gewonnen werden, bei der CO2 und H2 in Wasser und Methan umgewandelt werden.

Erstens kann durch Elektrolyse von Wasser Sauerstoff gewonnen werden, der mit Stickstoff kombiniert werden kann, um atembare Luft (21% O2, 78% N2) für die Astronauten in der Basis herzustellen. Der verbleibende Sauerstoff wird in Druckbehältern gelagert, die die Astronauten während ihrer Expeditionen im Weltraum atmen können. Sauerstoff kann auch von der Mondoberfläche (43% O2) mit Hilfe der Schmelzflusselektrolyse gewonnen werden. Bislang gibt es keine Hinweise darauf, dass Stickstoff in großen Mengen auf der Mondoberfläche zu finden ist, so dass wir komprimierten Stickstoff von der Erde verwenden müssen, es sei denn, neuere Entdeckungen lassen das Gegenteil vermuten.

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

Der Hauptzweck unseres Mondlagers wäre ein wissenschaftlicher. Durch die Ansiedlung einer Besatzung auf der Mondoberfläche hoffen wir, zahlreiche wissenschaftliche Erkundungen und Experimente durchführen zu können, um die Umwelt besser zu verstehen und so bessere und leistungsfähigere Raumfahrtbasen für künftige Missionen, Generationen oder sogar für kommerzielle Reisen bauen zu können. Ein Drittel der Besatzung der Basis wird jedoch aus Touristen bestehen, die uns helfen werden, die Expeditionen und andere Notwendigkeiten zu finanzieren. Ein Teil der wissenschaftlichen Forschung könnte darin bestehen, die Auswirkungen der Mikrogravitation auf lebende Organismen zu untersuchen oder die Geologie und Zusammensetzung des Mondes besser zu verstehen. Forscher haben darauf hingewiesen, dass der Mondboden fruchtbar ist. Sollte dies zutreffen, könnte dies die Tür zur Entwicklung neuer Verbindungen öffnen. Schließlich würde der Abbau der Mondoberfläche uns einen Schritt näher an die weitere Erforschung und Nutzung des Weltraums heranführen, was für die Erde von Vorteil wäre, da die Ressourcen unseres Planeten bekanntlich endlich sind.

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

Die Astronauten werden in drei Schichten arbeiten, die jeweils aus zwei Personen bestehen, so dass im Notfall immer zwei Mitglieder der Besatzung wach sind. Es wird ein künstlicher Tag- und Nachtzyklus geschaffen, um die individuellen zirkadianen Rhythmen der einzelnen Schichten aufrechtzuerhalten.

Nach dem Aufwachen kann die Besatzung zunächst die Sanitäranlagen benutzen und ihre übliche Morgenroutine durchführen. Danach können sie frühstücken (im 3D-Drucker für Lebensmittel hergestellt), entweder in den hydroponischen Buchten oder in der Küche. Wenn sie möchten, können die Raumfahrer im Fitnessstudio trainieren, auf dem Laufband laufen, Gewichte heben, Fahrrad fahren oder sogar im Sportraum Yoga machen.

Nach ihrer morgendlichen Routine müssen die Besatzungsmitglieder die Maschinen und Systeme in der gesamten Basis überprüfen, um sicherzustellen, dass alles ordnungsgemäß funktioniert und keine Systeme kritisch sind. Wenn eine Komponente oder ein Teil einer Maschine beschädigt ist, wird sie/er in die Technikabteilung gebracht, wo sich die Ingenieure darum kümmern. Wenn ein Teil nicht mehr zu reparieren ist, werden so schnell wie nötig neue Teile in 3D gedruckt. Jedem Mitglied der Crew wurden bestimmte Aufgaben für den ganzen Tag zugewiesen. Die Botaniker kümmern sich um die hydroponischen Anlagen, um sicherzustellen, dass die Besatzungsmitglieder genug zu essen haben; die Hauptaufgaben der Ingenieure könnten darin bestehen, funktionierende Systeme zu reparieren und zu erhalten oder neue Komponenten zu analysieren und zu entwerfen. Wenn die Außentemperatur innerhalb des Überlebensbereichs liegt, können die Astronauten auf verschiedene Expeditionen gehen. Einige davon könnten darin bestehen, Eis vom Südpol zu bohren und damit die Wasserkammer außerhalb der Basis zu füllen, oder verschiedene Gesteine, Erze oder Proben von der Mondoberfläche zu bergen. Die Besatzung wird auch Forschungsarbeiten durchführen, um unser Verständnis des Mondes zu verbessern, z. B. seine Geologie oder die Auswirkungen der Mikrogravitation auf lebende Organismen. Sowohl die Expeditionen als auch die Forscher können uns dabei helfen, die Umwelt besser zu verstehen und so nachhaltige zukünftige Basen zu entwickeln. Nachdem sie ihre Aufgaben erledigt haben, haben die Besatzungsmitglieder etwas Freizeit, um sich zu entspannen, Spiele zu spielen, Musik zu hören, einen Film zu sehen oder ihre Freunde und Familien anzurufen. Bevor sie zu Bett gehen, werden sie zu Abend essen, vielleicht die Toiletten benutzen und einen Blick auf unsere Erde in der Ferne werfen.



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