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: Real Base Team

Gymnazium Christiana Dopplera, Gymnazium Jana Keplera, Gymnazium Nad Kavalirkou  Prag    Tschechische Republik 17, 16

Externer Viewer für 3d-Projekt

Beschreibung des Projekts

Zunächst einmal soll dies nicht wie eine Mondbasis aus einem Science-Fiction-Film aussehen. Unser Ziel ist es, mit Hilfe der aktuellen Forschung und Technologie eine Basis zu entwerfen, die möglicherweise innerhalb von zwanzig Jahren auf dem Mond errichtet werden könnte. Der Hauptzweck der Real Base-Mission besteht - neben der Standardforschung - darin, die neuesten Entdeckungen zu untersuchen, zu testen und zu validieren. Das wichtigste Thema ist die Entdeckung von Wasser durch SOFIA auf der sonnenbeschienenen Seite, genauer gesagt im Krater Clavius. Es wurde berechnet, dass in einem Kubikmeter Boden etwa eine 12-Unzen-Flasche Wasser eingeschlossen ist.

Die Basis ist für vier Personen ausgelegt, die ein halbes Jahr lang auf der Mondoberfläche leben und regelmäßig von einer Orbitalstation versorgt werden. Sie hat insgesamt sechs Hubs mit einem zusätzlichen Kraftwerk und einer Luftschleuse. Die einzelnen Hubs sind effektiv miteinander verbunden und so konzipiert, dass sie leicht zusammengebaut werden können (meist von Robotern), maximalen Komfort bieten, ohne dass ungenutzter Raum entsteht, und dennoch gut vor Strahlung geschützt sind. Die Astronauten werden in der Lage sein, die an ihrem Standort verfügbaren Ressourcen zu nutzen, allerdings nur in experimentellen Mengen; die meisten Lebensmittel und Werkzeuge werden von der Erde mitgebracht und in der Basis gelagert. Dieses Projekt soll der Beginn eines neuen Zeitalters sein, des Mondzeitalters, und als Sprungbrett für eine weitere, eigenständige Kolonisierung dienen.

Wo wollen Sie Ihr Moon Camp errichten?

Unser Stützpunkt befindet sich am östlichen Rand des Clavius-Kraters im zerklüfteten südlichen Hochland. Für diesen Standort gibt es mehrere Gründe. Zum einen geht es um den Zweck dieser ganzen Mission (die Überprüfung aktueller Entdeckungen des Infrarotteleskops SOFIA) und um den Versuch, Wasser aus dem Boden des Kraters zu gewinnen. Außerdem gibt es dort Lavaröhren, die in Zukunft sicherlich das Hauptthema der Forschung sein werden, und unterirdische Wassereisbecken, die zusammen mit dem Tag-Nacht-Verhältnis am Kraterrand dieses Gebiet perfekt machen.

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

Der Bau wird auf der Erde beginnen, wo Ingenieure ein aufblasbares Modul der gesamten Basis mit allen seitlichen Naben und dem Lagerkorridor erstellen. Dieses Modul wird dann auf eine minimale Größe komprimiert und zum Mond transportiert.

Die erste Rakete mit dem mobilen 3D-Drucker, den Robotern, dem komprimierten Modul und einigen anderen wichtigen Materialien wird an dem ausgewählten Ort landen. Die Roboter werden das Modul aufblasen und dann Beton aus dem Regolith und weiteren von der Erde mitgebrachten Stoffen mischen. Der mobile 3D-Drucker wird dann die gesamte Basis schichtweise mit der betonähnlichen Mischung bedecken, wodurch ein solider Rahmen und ein künftiger Schutz für die Basis entsteht. In der letzten Phase werden die Astronauten mit Hilfe von Robotern das Innere zusammenbauen. Am Ende des Prozesses wird die Besatzung alle notwendigen Lebenserhaltungssysteme installieren und die Luftschleuse einbauen, um den Astronauten den Zugang zur Oberfläche zu ermöglichen. Die Roboter werden die Außengeräte wie Solarpaneele, Batterien oder zusätzliche Tanks installieren und der 3D-Drucker wird in einen KI-Roboter umgewandelt, der nach Eiswassertümpeln sucht und diese abbaut.

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

Da die Basis nicht auf natürliche Weise durch die Mondoberfläche geschützt sein wird, werden die errichteten Knotenpunkte mit einer Regolithschicht versehen, die zu einem betonähnlichen Ersatzstoff gemischt wird, um ausreichend Schutz gegen extreme Temperaturschwankungen, Strahlung und Mikrometeoroiden zu bieten. Wir planen außerdem, eine zusätzliche 7 cm dicke Wasserschicht unter der Regolithkruste zu verwenden, um so viel Strahlung wie möglich zu eliminieren - falls die Experimente mit den Wasserquellen erfolgreich sein werden. Die Solarpaneele werden aus hochwertigen Materialien gebaut, um auch kleinere Einschläge zu überstehen, und sie werden unabhängig voneinander angeschlossen, um einen vollständigen Stromausfall zu verhindern.

Die psychische Gesundheit der Besatzung muss erhalten bleiben, daher wird die Basis einen künstlichen Tag- und Nachtzyklus haben. Die Astronauten können 1 Kilogramm persönliche Gegenstände mitnehmen (außerdem ist die Basis so konzipiert, dass sie genügend Privatsphäre für alle Mitglieder bietet).

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

Wir planen, die unterirdischen Wassereisbecken abzubauen. Es wird einen KI-Roboter geben müssen, der neue Stellen für das Bohrloch findet, und ein komplexes Rohrsystem, um das Wasser zur Basis zu transportieren und zu verhindern, dass es gefriert, aber auch um es sofort nach der Entnahme mit Hilfe von Solarenergie aufzutauen. Außerdem wird es einen riesigen Wasservorrat von der Erde geben, der in zusätzlichen Tanks gelagert wird, sowie Filtervorrichtungen zur Wiederverwendung des Abwassers und zur Extraktion des Abwassers aus allen biologischen Abfällen der Besatzung. Die Basis wird mit mindestens einer Pumpe und einem Rohrsystem in der Decke ausgestattet sein, um das Wasser an jeden notwendigen Ort zu transportieren.

Die Lebensmittel für die Besatzungsmitglieder werden von der Erde gebracht und gelagert (es wird auch mehrere experimentelle Quellen geben). Eines der sechs Zentren ist für diesen Zweck vorgesehen, mit Regalen, die mit einer Mischung aus Monderde und organischen Abfällen gefüllt sind, in denen wir Radieschen, Tomaten, Sojabohnen und Süßkartoffeln anbauen werden, um ein breites Spektrum an Nährstoffen bereitzustellen. In der Mitte des Zentrums befindet sich ein Wassertank für die Haltung von Fischen, genauer gesagt von Wolfsbarschen und Argyrosomus regius alias Lachsbarsch, die starke Eier haben und die Turbulenzen der Raumfahrt überstehen können. Die Fische würden die Astronauten mit essentiellen Aminosäuren, mehrfach ungesättigten Omega-3-Fettsäuren und Vitamin B12 versorgen. Die Abfälle der Fische würden für die Pflanzen verwendet.

Die Hauptenergiequelle wird ein System von Sonnenkollektoren sein, das wegen der fast permanenten Beleuchtung der Basisfläche die meiste Zeit in Betrieb sein wird. Die Kollektoren werden auch unabhängig arbeiten und den Überschuss in Batterien in den Maschinen speichern. Wir planen, das von der Besatzung produzierte Methan zur Stromerzeugung zu nutzen, wobei Wasser als Nebenprodukt anfällt. Derzeit wird erforscht, ob ein Reaktor auf der Basis von Helium-3 (der sehr effektiv und ohne radioaktive Abfälle wäre) funktionieren könnte, und wir denken, dass die Basis, wenn die Experimente erfolgreich sind, einen kleinen Reaktor enthalten und die großen Mengen Helium-3 auf dem Mond abbauen könnte.

Mit der neuen Technologie der ESA, die ab Mitte der zwanziger Jahre einsatzbereit sein soll, kann Sauerstoff durch Elektrolyse aus dem Mondstaub gewonnen werden. Sie ist räumlich nicht anspruchsvoll und hat das Potenzial zur Herstellung von Raketentreibstoff. Sollte dieses Gerät versagen, gibt es immer noch die Möglichkeit, Sauerstoff von Wassermolekülen zu trennen. Die optimale Luftfeuchtigkeit wird durch die Wasserdampfanlage gewährleistet und überwacht. Unsere Basis wird ein Luftverteilungssystem enthalten, das den richtigen Druck und das richtige Gleichgewicht von Sauerstoff- und Kohlendioxidmolekülen in der Atmosphäre aufrechterhält, wobei Geräte wie Wäscher oder die Verteilung von durch Pflanzen erzeugtem Sauerstoff eingesetzt werden.

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

Diese Mission ist ganz der wissenschaftlichen Forschung in verschiedenen Bereichen gewidmet. Wie bereits erwähnt, besteht der Hauptzweck dieses Projekts darin, mit den jüngsten Entdeckungen des SOFIA-Teleskops zu arbeiten und die Erforschung des Weltraums im Infrarotbereich fortzusetzen, aber wir erwarten nicht, dass die Forschung hier endet. Nach der Untersuchung der Möglichkeiten, die diese Entdeckung für die Errichtung einer autarken Kolonie auf dem Mond mit sich bringen kann, werden die Astronauten die Forschungen zu Nahrungs- und Wasserquellen, wiederverwendbarer Energie, Abfallbeseitigung oder Bergbau fortsetzen. Langfristiges Ziel dieser Mission ist es, mit der Planung einer künftigen Besiedlung des Mondes zu beginnen und andere Missionen zu fördern. Der erste Schritt in diesem Plan wird die Erforschung der Lavaröhren sein, die auch in der Nähe unserer Basis zu finden sind und für die wir den modifizierten 3D-Drucker erneut einsetzen können, wenn die unterirdischen Wassereislager erschöpft sein werden.

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

Ein sehr wichtiger Aspekt bei der Tagesplanung ist die geistige Gesundheit des Astronauten. Die Basis verfügt über ein eingebautes Alarmsystem und Geräte, die die Besatzung in Notfällen alarmieren. Der künstliche Tag-/Nachtzyklus sorgt dafür, dass die Besatzung nicht in zwei Gruppen aufgeteilt werden muss (eine Hälfte der Besatzung wird immer noch bereit sein, aufzuwachen und jeden Notfall zu lösen). Daher wird der Tag mit einem Frühstück beginnen, und die einzige Aktivität mit striktem Zeitplan wird das Mittag- und Abendessen sein. Im Laufe des Tages wird es eine Vielzahl von Aktivitäten geben. Die Basis wird mit wissenschaftlicher Hightech-Ausrüstung ausgestattet sein, um Proben zu untersuchen. Die ersten Monate der Mission werden speziell den Entdeckungen von SOFIA gewidmet sein. Nach Abschluss der Forschungsarbeiten sollte den Astronauten nicht langweilig werden. Jedes Besatzungsmitglied muss mindestens eine Stunde pro Tag Sport treiben, allerdings zu einem Zeitpunkt seiner Wahl. Außerdem wird es verschiedene Forschungen über die Nahrungsressourcen und deren Zubereitung geben. Die Besatzung wird aus Experten für Technik und Wissenschaft bestehen, und beim Bau einer Basis wird es immer etwas zu reparieren oder zu verbessern geben. Die Astronauten verfügen über ein persönliches Videotagebuch, in dem sie ihre Forschungen, ihre geistige und körperliche Gesundheit und alles andere dokumentieren und kommentieren können, was sie wollen. Am Ende des Tages wird immer einer der Astronauten einen offiziellen Bericht über den Tag verfassen und den Systemcheck abschließen. Danach haben sie ihre persönliche Freizeit, in der sie alle Unterhaltungssysteme nutzen können, die die Software oder Ausrüstung der Basis zur Verfügung stellt. Wenn die Lichter ausgehen, gehen sie in ihre Zimmer, um mindestens 7-9 Stunden Schlaf zu bekommen, während eine Hälfte des Teams bereit ist, im Falle eines Notfalls aufzuwachen.



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