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 Sirius

FABLAB ILIAUNI  Tiflis    Georgien 14 oder jünger, 15, 16, 17

Externer Viewer für 3d-Projekt

Beschreibung des Projekts

Für uns ist die Besiedlung des Mondes eine traumhafte Herausforderung. Unser Hauptziel: Entwicklung der Infrastruktur auf der Mondoberfläche (Stromversorgungssysteme, Energiespeichersysteme, Produktionsanlagen im Weltraum, Anlagen für den Weltraumbergbau), um zukünftige wissenschaftliche und kommerzielle Missionen auf der Mondoberfläche zu ermöglichen. Wenn wir einige Ressourcen um eine Wohnbasis herum gewonnen haben, setzen wir unsere Basissatelliten und Expeditionsroboter abwechselnd am Südpol im Aitken-Becken und im Crevius-Krater ein, da die Basis darauf ausgelegt ist, lokale Ressourcen wie Wasser (Eis), Metalle und andere Rohstoffe zu gewinnen. Wir bauen die Kolonisierung auf flexiblen, leichtgewichtigen Landeplattformen auf und werden in diesem Zusammenhang das Basisregolith mit den Oberflächenstrukturen verbinden.Um einen langfristigen menschlichen Lebensraum zu schaffen, haben wir beschlossen, die Hydrokultur durch den Abbau von Asteroidenregolithen durch Pilze zu ersetzen, was den Astronauten mehr Vorteile bietet, um das Produkt zum Mond zu bringen. Das Projekt soll dazu beitragen, dass die Besiedlung des Mondes nicht länger ein Traum bleibt. Es wird eine Realität sein, die es uns ermöglicht, den Mond mit anderen Augen zu sehen, nicht nur für Astronauten.

Wo wollen Sie Ihr Moon Camp errichten?

In den letzten Jahren wurde immer deutlicher, dass der beste Ort für eine bemannte Basis der Südpol des Mondes ist. Die Wissenschaftler nutzten LOLA (Lunar Orbiter Laser Altimeter), ein Gerät, das von der NASA eingesetzt wurde, um ein genaues topografisches Modell des Mondes zu erstellen. Mit diesen Daten wurden in der Nähe des Südpols am Verbindungsgrat, der den Shackleton-Krater mit dem de Gerlache-Krater verbindet, Orte gefunden, an denen 92,27-95,65% der Zeit Sonnenlicht auf einer Höhe von 2 m bis 10 m über dem Boden einfiel. Wenn eine Anlage zur Verarbeitung von Mondressourcen in der Nähe des Südpols angesiedelt wird, ermöglicht die durch Sonneneinstrahlung erzeugte elektrische Energie einen nahezu konstanten Betrieb, und die Sonneneinstrahlung hilft bei der Lagerung ungeschützter Ressourcen. Die Sonneneinstrahlung wird dazu beitragen, ungeschützte Ressourcen zu speichern, z.B. Eis, was bedeutet, dass die Kolonie nach dem Mond zumindest mit Trinkwasser und Sauerstoff versorgt wird, weshalb wir unsere Basis in der Nähe des Shackleton-Kraters errichten wollen.

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

Anstatt das gesamte Material, die Ausrüstung und die Energieversorgung mitzubringen, die für die Modifizierung des Regoliths zur Staubkontrolle und für andere Fundamente für faltbare Landeplätze, feste Landeplätze oder Straßen benötigt werden, haben wir beschlossen, das "Regolith Adaptive Modification System (RAMs)" zu entwickeln. Dieses Konzept wurde von Sarbajit Banerjee auf der Grundlage eines früheren NASA-Vorschlags des NIAC entwickelt. Wir verwenden neue Mikrokapselsysteme, die Vorläuferstoffe (Nanothermitmischungen und Organosilane) liefern, die bei der Ausbringung aktiviert werden, um Ankerpunkte punktuell zu verschweißen, die die Oberflächenstrukturen mit dem darunter liegenden Regolith durch die In-situ-Bildung fortschrittlicher hochfester Stahlstifte verbinden. Dasselbe System liefert zusätzliche unterirdische Regolith-Stabilisierungsvorläufer, die tiefer in den Boden getrieben und durch die anfängliche exotherme Reaktion aktiviert werden, wodurch eine darunter liegende kontinuierliche Schicht aus thermitgeschmolzenem und geopolymerisiertem Regolith entsteht, die ein Bollwerk bildet, das für zusätzliche Tragfähigkeit sorgt. Staubminderung und Tragfähigkeit werden also sowohl durch die chemische Reaktion/Verfestigung als auch durch eine physische Netzbarriere erreicht. 

Wir werden auch einen Rover Hybrid für Expeditionen haben, der 8 Stunden lang mit Wasserstoff und Solarenergie betrieben werden kann und für 4 Astronauten ausgelegt ist.

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

Die Astronauten sind sicher, weil die neuartigen Technologien des RAM-Konzepts folgende sind: 1) ein eingebautes, auf Mikrokapseln basierendes Schweiß- und Regolith-Verfestigungssystem, das aus sichereren Nanothermit-Mischungen und Bodenstabilisatoren besteht, die so konzipiert sind, dass sie nacheinander aktiviert werden, um Anker auf Roheisenbasis sowie bei Bedarf fortschrittliche Anker aus hochfestem und duktilem Stahl zu bilden. Diese Anker werden sich entlang des Randes der Plattform erstrecken und in die Regolith-Matrix eindringen; 2) die Nutzung von Energie, die in den chemischen Bindungen der Regolith-Komponenten gespeichert ist, als primäre Quelle für das Punktschweißen an Ort und Stelle und die Schaffung von eingebetteten Legierungsgerüsten. Dieses System verankert Anlagen wie flexible Pads auf der Planetenoberfläche, indem es an Ort und Stelle das Äquivalent von seismischen Legierungen erzeugt, falls dies erforderlich ist. Diese Legierungen ermöglichen es der Plattform, den thermischen und mechanischen Belastungen standzuhalten, die bei wiederholten Antriebslandungen auftreten.

Und wenn sie bei einer Expedition außerhalb ihres Wohnsitzes in Gefahr geraten, nehmen sie sofort Kontakt mit dem Such- und Rettungsteam auf dem Basar auf, für das die Kommunikationseinrichtungen und der bordeigene LKW innerhalb von 48 Stunden eine Funkverbindung herstellen.

Um die Gesundheit der Astronauten aufrechtzuerhalten, werden wir eine spezielle Nahrungsration und einen Trainingsraum haben.

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

Zunächst einmal werden wir für die Probenahme einen autonomen robotischen Tiefbohrdemonstrator (ARD3) verwenden, der von Quinn Morley entwickelt wurde. Im Rahmen dieses Projekts wird ein autonomes Bohrsystem vorgeschlagen, bei dem ein Rover vom Typ Perseverance als Bohrgerät eingesetzt wird. Der Rover wäre mit minimalen, aber angemessenen wissenschaftlichen Instrumenten und einer Bohrstrategie ausgestattet, die ein hohes Maß an Redundanz aufweist. Die Bohrstrategie beruht nicht auf Kabeln, sondern auf autonomen Robotern, die das Bohrloch autonom hinauf- und hinunterfahren.
Wasser ist in naher Zukunft die kritischste Komponente und steht daher im Mittelpunkt vieler Studien. Wir werden Wasser mit einer neuen Technik "ablative arc mining" gewinnen, die Teil eines von Amelia Greig geleiteten Projekts ist. Diese Technik wurde vor kurzem als Teil des Phase-I-Fellow-Programms des Institute for Advanced Concept (NIAC) der NASA ausgewählt, einem Programm. Bei dieser Technik wird gefrorenes Wasser aus dem Mondregolith, also dem Oberflächenmaterial, durch Lichtbögen über zwei Elektroden sublimiert und in Wasserdampf umgewandelt. Elektrische Felder leiten diese ionisierten Teilchen dann in Einfangkammern. Auf diese Weise würde die Technik auf einen Schlag Ressourcen aus dem Mondregolith heraussaugen und für die spätere Verwendung auffangen.
Das entnommene Wasser wird in das Basislager übertragen, auch durch FLOAT - flexible Schwebelehre.

Hydroponik Stattdessen schlagen wir vor, Erde aus kohlenstoffreichem Asteroidenmaterial herzustellen und Pilze zu verwenden, die das Material physikalisch aufspalten und toxische Substanzen chemisch abbauen. Wir werden Pilze einsetzen, um Asteroidenmaterial in Erde zu verwandeln. Die Grundidee besteht darin, kohlenstoffhaltiges Asteroidenmaterial mit Pilzen zu impfen, um die Bodenbildung einzuleiten. Pilze sind hervorragend in der Lage, komplexe organische Moleküle abzubauen, darunter auch solche, die für andere Lebensformen giftig sind. Tatsächlich gibt es Hinweise darauf, dass Pilze eine Schlüsselrolle bei der frühen Bodenbildung auf der Erde gespielt haben (das Gleiche können wir auch bei uns auf dem Mond tun).
Zu diesem Zweck haben wir Platz für den Bau eines Gewächshauses direkt auf der Mondoberfläche zur Verfügung gestellt, und die hier vorgeschlagenen Forschungsarbeiten werden die Bemühungen um die Entwicklung großer Weltraumhabitate mit reichlich Grünfläche und robusten landwirtschaftlichen Systemen unterstützen.

Light Bender ist ein neuartiges Konzept für die Erzeugung und Verteilung von Energie auf der Mondoberfläche im Rahmen der Artemis-Mission und der anschließenden "Langzeitpräsenz des Menschen auf der Mondoberfläche". Das innovative Konzept basiert auf einem Heliostaten, der die Optik eines Cassegrain-Teleskops als primäres Mittel zum Einfangen, Konzentrieren und Fokussieren des Sonnenlichts nutzt. Eine zweite Schlüsselinnovation ist der Einsatz einer Fresnel-Linse, um dieses Licht zu bündeln und ohne wesentliche Verluste an mehrere Endverbraucher in Entfernungen von einem Kilometer oder mehr zu verteilen. Die umgelenkte und konzentrierte Solarenergie wird dann am Standort des Endverbrauchers mit kleinen (2 m bis 4 m Durchmesser) Photovoltaikanlagen in Strom umgewandelt, die auf Habitaten, Kryokühlern oder mobilen Anlagen wie Rovern oder ISRU-Elementen angebracht werden können.
Zu diesem Zweck haben wir beschlossen, dieses Gerät an mehreren Stellen zu platzieren - auf dem Dach von Wohnräumen und dem Mond auf der Oberfläche, von wo aus die Energie an die gewünschten Objekte weiterverteilt wird.

Später können wir in einem Verfahren namens Salzschmelzelektrolyse Sauerstoff von der Mondoberfläche selbst gewinnen. Auch die Pflanzen werden durch ihre Photosynthese eine kleine, aber brauchbare Menge an Sauerstoff liefern.

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

Wir schlagen vor, FLOAT - Flexible Levitation on a Track - zu entwickeln, um diese Transportbedürfnisse zu befriedigen.FLOAT - Flexible Levitation on a Track - wurde von Ethan Schaller im Jet Engine Lab der NASA entwickelt.FLOAT-Roboter haben keine beweglichen Teile und schweben über die Schiene, um die Abnutzung durch Mondstaub zu minimieren, im Gegensatz zu Mondrobotern mit Rädern, Beinen oder Schienen. Im Gegensatz zu Mondrobotern mit Rädern, Beinen und Raupen rollen die FLOAT-Schienen direkt auf dem Mondregolithen ab, so dass im Gegensatz zu herkömmlichen Straßen, Eisenbahnen oder Seilbahnen keine größeren Bauarbeiten vor Ort erforderlich sind.

FLOAT - Flexible Levitation Über die Route werden wir die im Krater gewonnenen Ressourcen transportieren und in den Reservoirs unserer Lagerhäuser umverteilen.

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

Auf der Erde beträgt der tägliche Lebenserhaltungsbedarf für eine Person:

Wir werden zwei Gruppen von Astronauten auf der Basis haben. Sie werden einen speziellen Schichtplan haben, nach dem sie zur Basis versetzt werden.

Sobald die Astronauten aufwachen, räumen sie auf und frühstücken. Die Astronauten werden das ungewaschene Shampoo der NASA mit etwas Wasser verwenden, um die tägliche Hygiene zu gewährleisten.

 Nachdem sie sich selbst versorgt haben, gehen sie ins Gewächshaus, um zu forschen und das gewünschte Produkt zu gewinnen (einen Teil dieses Produkts füllen sie in spezielle Behälter, um es zu Forschungszwecken auf die Erde zu schicken, einen anderen Teil nehmen sie mit in den Speisesaal).Im Weltraum ist der Bedarf an Wasser und Nahrung jedoch geringer. Deshalb erhalten die Astronauten täglich 0,84 Kilogramm Sauerstoff, 1,6 Liter Trinkwasser und 1,77 Kilogramm Trockennahrung.

Nach Abschluss der morgendlichen Routine beginnt der Astronaut mit seinen Aufgaben für den Tag, die eine Reihe von verschiedenen Aufgaben umfassen können. Ähnlich wie Hausbesitzer routinemäßige Wartungsarbeiten und andere Arbeiten rund um das Haus durchführen, um die Gesundheit ihres Hauses zu schützen, sind Besatzungsmitglieder damit betraut, regelmäßig die Unterstützungssysteme zu überprüfen und die Filter zu reinigen, die Computerausrüstung zu aktualisieren und sogar den Müll herauszubringen. Die Astronauten verbringen ihre Tage mit wissenschaftlichen Experimenten. Die Experimente umfassen die Gewinnung von Rohstoffen, die sich im Meteoritenregolith angesammelt haben, die Gewinnung von Wasser und Sauerstoff aus der Mondkruste und die Besprechung des einen oder anderen Rohstoffs im Beratungsraum, die Zusammenfassung des heutigen Tages und die Planung für den nächsten Tag. Nach einer anstrengenden Arbeit holen sie noch die gewünschten Produkte aus dem Gewächshaus und essen zu Abend. Auch Astronauten widmen sich jeden Tag stundenlang der Fitness. Im Durchschnitt trainieren Astronauten etwa zwei Stunden pro Tag, um den Knochen- und Muskelabbau während des Lebens in der Schwerelosigkeit zu verhindern. Nach dem Training haben sie die Möglichkeit, sich zu entspannen, und am Ende des Tages haben sie die Möglichkeit, mit ihren Familienangehörigen Kontakt aufzunehmen.

Während der Nacht werden sie die Energieressourcen in einem Teil des Stützpunkts überprüfen und gegebenenfalls abschalten. Dann beginnt für die zweite Besatzung der Basis ein neuer Tag. 



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