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: Projekt ZLE

King Kekaulike Oberschule  Pukalani    Vereinigte Staaten 16, 17

Externer Viewer für 3d-Projekt

Beschreibung des Projekts

Wir haben ein Mondcamp mit der Absicht entworfen, eine extrem sichere, weitgehend modulare und hochmoderne Einrichtung zu schaffen, die eine neue Ära der Mondexperimente einleiten könnte. Im Kern haben wir eine Basis geschaffen, bei der die Sicherheit an erster Stelle steht. Nahezu jedes System ist dreifach redundant, d. h., wenn auch nur ein Aspekt ausfällt, wie es in der neuzeitlichen Weltraumforschung häufig der Fall ist, kann das gesamte System fehlerfrei weiterarbeiten. Als Nächstes haben wir uns zum Ziel gesetzt, dass das gesamte System, nicht nur die Habs, vollständig modular, aber auch sicher ist. Wir haben dies berücksichtigt und alles so konstruiert, dass es innen und außen leicht austauschbar ist und nur mit einer einfachen Bohrmaschine montiert und demontiert werden kann. Schließlich haben wir einige der modernsten Entwürfe der Raumfahrtindustrie für die Energie- und Wasserversorgung übernommen und einige unserer eigenen Technologien entwickelt, um der rauen Oberfläche des Mondes gerecht zu werden.

Wo wollen Sie Ihr Moon Camp errichten?

Wir haben uns entschieden, unser Mondlager am Südpolrand im Shackleton-Krater zu errichten. Wir haben diesen Ort gewählt, weil:

1) Er ist weit genug vom wahren Pol entfernt, um die Umweltauswirkungen einer Basis am Pol wie Strahlung, Winde, Temperaturschwankungen und Mondbeben zu verringern. 

2) Die Ränder des Kraters sind nahezu konstant der Sonne ausgesetzt, so dass unsere Solarfarm so lange wie möglich mit maximaler Kapazität arbeiten kann und nur im äußersten Notfall auf andere Energiequellen zurückgreifen muss.

3) Der Kraterboden weist eine extrem niedrige Temperatur auf, so dass unter der Oberfläche gefrorenes Wasser vorhanden sein könnte, das eine der wenigen möglichen Wasserquellen für unsere Basis darstellt.

4) Die Erforschung der "ewig dunklen" Region im Zentrum des Kraters könnte zu wichtigen wissenschaftlichen Entdeckungen führen.

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

Wir planen, unser Mondlager zu errichten, indem wir die Komponenten von der Erde aus starten und sie auf der Mondoberfläche zusammenbauen. Die sechseckigen Grundplatten aus Stahl, die Stützen und die Wände aus Blei und Kohlefaserverbundwerkstoffen für jedes Habit würden in hitzebeständiges Filament verpackt und gemeinsam gestartet, wobei sie von Raumfahrzeugen, die den Mond umkreisen, abgeworfen würden. Ihr Abstieg würde mit Hilfe von Triebwerken verlangsamt, die denen des SkyCrane der NASA ähneln. Das Paket würde, sobald es fest auf der Mondoberfläche steht, seine Position markieren und damit signalisieren, dass es für menschliche Interaktion und Montage bereit ist. Eine Landefähre mit den Astronauten würde dann in einem Umkreis von 50 Metern um den Standort landen, so dass ein Team von Astronauten mit Hilfe von Robotern und Elektrowerkzeugen die Wände der Basis zusammenbauen und mindestens ein Modul mit Druck und Sauerstoff versorgen könnte, um sich dann neu zu gruppieren und den weiteren Ausbau der Basis vorzubereiten.

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

Für uns stand die Sicherheit beim Entwurfsprozess an erster Stelle. Bei fast jedem Aspekt unseres Designs haben wir mindestens zwei Backups, falls ein erster Aspekt versagt. Wir haben von Grund auf ein coilover-ähnliches Aufhängungssystem entwickelt, um die gesamte Basis zu stützen. Der Hauptzweck dieser Konstruktion ist die Dämpfung von Mondbeben, aber auch die Schaffung einer ebenen Oberfläche im Inneren des Habs, falls die Basis leicht geneigt aufgestellt werden muss. Wir haben uns außerdem für eine Verbundwand entschieden, die hauptsächlich aus leichten Materialien wie Kohlefaser und Glasfaser besteht und mit einer Außenschicht aus Blei versehen ist, um die Strahlung zu reflektieren. Da wir uns nicht direkt auf dem Pol befinden, gehen wir davon aus, dass dies ausreicht, um das Eindringen von Mondstrahlung in das Hab zu verhindern. Sollte sich dies im Praxistest als nicht zutreffend erweisen, könnten zusätzliche Schichten aus bleihaltiger Farbe oder Filament an der Außenseite der Basis angebracht werden.

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

Um unsere Forscher mit Wasser zu versorgen, benötigt unsere Basis zunächst eine Wasserreserve von der Erde. Mit dieser Reserve planen wir, ein Destillationsverfahren und die Entfeuchtung der Atmosphäre zu nutzen, um Wasser zurückzugewinnen. Wie das Verfahren, das auf der Raumstation eingesetzt wird, sollte dieses Verfahren 99% effizient sein, so dass nur geringe Mengen Wasser von der Erde geschickt werden müssen. Darüber hinaus soll Mundeis gesammelt und aufbereitet werden, damit es gefiltert und als alternative Wasserquelle genutzt werden kann. Ein Wasseraufbereiter kann genug Wasser für 6 Personen pro Tag filtern, und es gibt 3 Aufbereiter für dreifache Redundanz.

Da es $10.000 pro Pfund Nutzlast kostet, diese ins All zu schicken, war es für uns unerlässlich, die Menge der zu transportierenden Produkte zu reduzieren. Um das meiste aus unseren Mitteln herauszuholen, müssen wir so viele Lebensmittel wie möglich auf der Basis anbauen. Eines der am einfachsten anzubauenden Lebensmittel, das die meisten Kalorien liefert, ist die Kartoffel. Deshalb haben wir einen speziellen Bereich für den Anbau von Feldfrüchten in unserem Hafen eingerichtet, der alle Voraussetzungen für den Anbau von Lebensmitteln bietet.

Die Energieversorgung ist einer der wichtigsten Bestandteile eines Weltraumhabitats. Um dieses wichtige Problem zu lösen, haben wir überlegt, welche Optionen die meiste Energie auf dem kleinsten Raum liefern würden. Unsere Wahl fiel auf Solar- und Kernenergie sowie auf Lithiumbatterien mit hoher Kapazität, wie sie auf der Internationalen Raumstation verwendet werden. Um herauszufinden, wie viele der einzelnen Produktionsverfahren wir benötigen würden, berechneten wir als Nächstes, wie viel Energie die Basis bei einer Standardkonfiguration von 7 HABs benötigt. Wir gehen davon aus, dass unsere Basis etwa doppelt so groß ist wie die ISS, also muss sie auch doppelt so viel Strom erzeugen können. Wenn die ISS in der Lage ist, bei Volllast 120 Kilowatt Strom zu erzeugen, muss unsere Basis 240 Kilowatt erzeugen können. Wir brauchen also 24 Atomgeneratoren (8 Reaktoren) und 32 Solargeneratoren (8 Panels) sowie 48 Batterien (16 Gruppen).

Für die Sauerstoffversorgung des Hafens haben wir eine dreifach redundante Sauerstoffanlage, die pro Sauerstoffgerät 12 Pfund Sauerstoff erzeugt. Diese Anlage kann bequem 6 Personen versorgen. Die Oxygenatoren erzeugen Sauerstoff, indem sie CO2 aufnehmen und es in O2 umwandeln.

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

Unser Mooncamp ist modular aufgebaut, das heißt, dass es könnte Es kann für viele verschiedene Umstände oder Zwecke eingerichtet werden. So wie wir es jetzt eingerichtet haben, ist das Mondlager ausschließlich für wissenschaftliche Zwecke bestimmt, da viele der Geräte an Bord extrem empfindlich sind und eine spezielle Ausbildung erfordern würden, um sie sicher zu handhaben oder zu bedienen.

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

Zu Beginn eines Tages in unserem Lager wachen die drei Forscher eines jeden Schlafzyklus (Gruppe) auf und überprüfen auf dem Weg zur Küche die lebenswichtigen Geräte zur Lebenserhaltung und Sauerstoffversorgung. Sobald sie ihre Mahlzeiten eingenommen haben, geht jeder Forscher an die ihm zugewiesene Aufgabe, wobei er sich in erster Linie vergewissert, dass alle lebenswichtigen Systeme in Ordnung sind, aber auch Pflanzen anbaut, Proben untersucht, kaputte Geräte repariert oder jede andere Aufgabe erledigt, die der Tag mit sich bringt. Nachdem die erste Gruppe fertig ist und die zweite Gruppe erwacht, unterhalten sich beide Teams über die Erfolge und Herausforderungen des Tages, und auf der Grundlage dieser Informationen erledigt das zweite Team alles, was die erste Mannschaft nicht geschafft hat, und setzt diesen Zyklus fort.



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