Mond_Lager

Moon Camp Pioneers-Galerie 2021-2022

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.

Team: Lunastro 11

Albert-Einstein-Gymnasium  Berlin    Deutschland 16   6 / 2


Externer Viewer für 3d-Projekt

Beschreibung des Projekts

Auf dem Mond in der Nähe des Nordpols werden wir in einer Glaskuppel in einem Mondkrater in der Nähe des Nordpols leben. Der Durchmesser des Kraters sollte etwa 50 Meter betragen. In dieser Kuppel werden wir eine Plattform für Plantagen und ein Aquaponik-System mit einem Aquarium errichten, das bis in den Wohnbereich reicht und eine harmonische Atmosphäre erzeugt. Der gesamte Innenraum wird mit atembarer Luft gefüllt sein. Von unserer Kuppel aus wird es einen Tunnel zu unserem Flüssigspiegelteleskop für die wissenschaftliche Erforschung des Universums geben und einen weiteren, der zu unserem Wirtschaftsbereich führt, wo wir Helium-3 zur Erde exportieren werden. Auf dem Boden des Mondkraters wird sich unser Wohnbereich für maximal 8 Personen befinden. Dort werden wir Schlafräume mit Trennwänden haben, die uns die Möglichkeit geben zu entscheiden, ob wir in Privatsphäre oder mit Begleitern in der Nähe schlafen wollen, sowie große Badezimmer, um für unsere Hygiene zu sorgen.

 

 

2.1 Wo wollen Sie Ihr Moon Camp errichten?

Wir werden unser Mondcamp in der Nähe des Nordpols errichten, der Vorteil ist, dass dort fast ständig die Sonne scheint und wir daher leicht Solaranlagen als Energiequelle nutzen können. Wir haben herausgefunden, dass es dort auch viele Krater gibt und dass an manchen Stellen sogar Wassereis zu finden ist. Das könnten wir abbauen und nutzen. Und da die Krater schon von sich aus einen gewissen Schutz bieten, haben wir beschlossen, unsere Basis teilweise in einem Krater zu bauen. Dieser sollte einen Durchmesser von etwa 50 Metern und eine Tiefe von 20-30 Metern haben. Solche Kratergrößen sind auf dem Mond aufgrund der vielen Meteoriteneinschläge nicht untypisch. Nachteile des Nordpols sind auch die Tatsache, dass dort immer die Sonne scheint, es also außer in den Kratern extrem warm ist und sich das schlecht auf den Tag-Nacht-Rhythmus der Astronauten auswirkt.

2.2 Wie wollen Sie Ihr Mondlager bauen? Beschreiben Sie die Techniken, die Materialien und die von Ihnen gewählte Konstruktion.

Wir wollen unsere Basis hauptsächlich aus Beton bauen, da alle Zutaten für Beton auf dem Mond zu finden sind und die für Zement benötigten Metalle alle Bestandteile des Mondbodens sind. Da der Bau per Hand aber zu anstrengend wäre, bringen wir mit unserer Mehrzweckrakete Teile eines riesigen Beton-3D-Druckers zu unserer Station.

Unsere Beobachtungsstation spielt eine wichtige Rolle im Sinne der wissenschaftlichen Forschung, da die nicht vorhandene Atmosphäre auf dem Mond einen Vorteil gegenüber der Erde darstellt. Sie ermöglicht uns noch präzisere Beobachtungen ohne jegliche Lichtverschmutzung und ist somit der ideale Arbeitsraum für neue wissenschaftliche Forschungen. Außerdem haben wir uns für ein Flüssigspiegelteleskop entschieden, weil sie im Vergleich zu normalen Teleskopen leichter zu transportieren und auch billiger sind. Ein Flüssigspiegelteleskop verwendet Quecksilber, um das Licht zu reflektieren. Quecksilber wird in Rotation versetzt und erhält so die Form eines Paraboloids. Unser Teleskop besteht also aus drei Spiegeln: dem Quecksilberspiegel als Hauptspiegel und zwei kleineren Spiegeln, die das Licht in den Detektor reflektieren, der es weiterleitet.
die Informationen per drahtloser Verbindung zum Computer. Wir sollten jedoch bedenken, dass normales Quecksilber aufgrund der Temperaturschwankungen auf dem Mond sofort verdampfen würde. Aus diesem Grund verwenden wir anstelle von Quecksilber eine ionische Flüssigkeit namens "Ecoeng 212". Es bleibt auch bei kälteren Temperaturen flüssig und verdampft nicht bei Raumtemperatur.

2.3 Die Umgebung auf dem Mond ist für die Astronauten sehr gefährlich. Erläutern Sie, wie Ihr Moon Camp sie schützen wird. (maximal 150 Wörter)

Wir brauchen auch Schutz für den Fall, dass Meteoriten die Basis treffen. Hierfür haben wir Stützen zur Stabilisierung auf dem oberen Ring über der Mondoberfläche gebaut. Zusätzlichen Schutz bietet die Kuppel aus Aluminiumoxynitrid, das dreimal stärker ist als Stahl und auch als Fenster für die ISS dienen soll. Das Aluminiumoxynitrid kann vor Ort aus dem Aluminium des Mondbodens und dem im Aquaponiksystem produzierten Sauerstoff hergestellt werden. Der Prozess würde keinen zusätzlichen Sauerstoff benötigen, da Aluminiumoxid ein Bestandteil des Mondgesteins ist.

Die Wände der Korridore und Hauptgebäude werden aus Titan bestehen, da dieses Material bei Temperaturen von bis zu 400 °C fest bleibt und gegen kleinere Meteoriten resistent ist. Darüber hinaus wird die Temperatur im Inneren durch Titan gut reguliert, so dass nicht viel Heizung oder Klimaanlage erforderlich ist.

Um einen vollständigen Strahlenschutz zu gewährleisten, werden die Wände mit einer dünnen Schicht aus Blei beschichtet, die dann einen vollständigen Strahlenschutz bietet. Für die Sicherheit der Astronauten wird der Wohnbereich unterirdisch sein.

2.4 Erläutern Sie, wie Ihr Mondlager den Astronauten zur Verfügung stehen wird:

Wasser
Lebensmittel
Strom
Luft

Das saubere Wasser würde man gewinnen, indem man zunächst Eisvorkommen rund um den Nordpol abbaut. Dann würden wir das Wassereis erhitzen, den entstehenden Wasserdampf auffangen, ihn abkühlen und schon hat man sauberes Wasser, das man für das tägliche Leben nutzen kann, das Aquaponik-System.
Darüber hinaus spalten wir das Wasser durch Hydrolyse in Sauerstoff und Wasserstoff auf. Diesen speichern wir in speziellen Tanks außerhalb der Kuppel. Den Sauerstoff nutzen wir in erster Linie zur Atmung und den Wasserstoff zur Energiegewinnung.

Um unsere Ernährung auf dem Mond zu sichern, werden wir eine Aquaponik-Anlage bauen. Eine Aquaponik-Anlage ist eine Mischung aus Fisch- und Pflanzenzucht. Dazu brauchen wir zwei große Behälter, einen für die Fische und den anderen für die Pflanzen, eine Wasserpumpe, um die Anlage automatisch zu machen, Rohre, um die Behälter miteinander zu verbinden und schwefelhaltiges Futter für die Fische (z.B. Laubpflanzen oder Kreuzblütler). Hinzu kommen Bakterien, die den Dünger für die Pflanzen produzieren. Durch die Fütterung der Fische mit schwefelhaltigem Futter enthalten ihre Ausscheidungen Ammonium, das mit Hilfe von Bakterien zu Nitrat aufgespalten werden kann, und dieses Nitrat wird mit Hilfe einer Wasserpumpe zu den Pflanzen transportiert, die das Nitrat aufnehmen. Die Pflanzen wiederum produzieren schwefelhaltiges Futter, das die Fische brauchen.
Auf der obersten Etage des Stützpunkts haben wir eine landwirtschaftliche Fläche, auf der Pflanzen zur Ernährungssicherung angebaut werden.

Rund um unseren Mondkrater, in dem wir die Kuppel errichten werden, in der man aus Sicherheitsgründen friedlich leben kann, werden wir eine große Anzahl von Sonnenkollektoren aufstellen, um das ständig auf den Nordpol scheinende Sonnenlicht zu absorbieren. Um einen Stromausfall während einer Mondfinsternis zu verhindern, speichern wir das Sonnenlicht in Brennstoffzellen. Die nun empfangene Energie aus diesen Solarzellen kann genutzt werden, um Wasser in Energie und Wärme zu spalten. Eine andere Möglichkeit wäre die Kernspaltung im Vakuum, die aufgrund ihrer Geschwindigkeit und Effizienz die nicht vorhandene Atmosphäre und die Temperaturschwankungen imitiert. Der einzige Nachteil, den die Kernspaltung hat, ist, dass wir gezwungen sind, die notwendigen Komponenten von der Erde zu importieren.

Wir werden ein Aquaponik-System aufbauen, in dem wir durch die Stickstoffverbindungen der Fische Pflanzen, insbesondere Blau- und Grünalgen, im Wasser wachsen lassen können. Mit dem von uns erzeugten Kohlendioxid und den Stickstoffverbindungen unserer Fische haben wir dann den Sauerstoff für die Atemluft von Pflanzen, die Photosynthese betreiben. Eine weitere Verwendung für diese Stickstoffverbindungen ist, dass wir sie zu den anderen Bestandteilen der Luft hinzufügen können, die wir in Mondgestein finden. Da der Mensch täglich etwa 12,5 Kubikmeter Luft atmet, werden wir einen Teil der Luft in Tanks speichern. Die Aufspaltung von Metalloxiden durch extremophile Mikroorganismen ist eine weitere Möglichkeit, die überhaupt keine Energie benötigt, wir brauchen nur Bakterien für diesen Prozess. Wir können auch Sauerstoff aus unserem Wasser herausfiltern, der aus dem Eis am Nordpol stammt.

2.5 Erläutern Sie, was der Hauptzweck Ihres Mooncamps sein wird.

Unsere Basis ist in drei Bereiche unterteilt: den Hauptbereich (unser Wohnbereich) und zwei Nebenbereiche. Der erste kleinere Bereich ist für astronomische Beobachtungen vorgesehen: Wir würden unser Teleskop für schwierige Forschungen nutzen, die wir auf der Erde nicht durchführen könnten. Aufgrund der minimalen Lichtverschmutzung wäre das Teleskop in einer privilegierten Position, um das Sonnensystem und darüber hinaus zu untersuchen. Die Ergebnisse würden uns auf der Erde zugute kommen und uns zusätzliches Wissen für künftige Missionen liefern. In der zweiten Kuppel befindet sich unser Extraktionslabor. Eine Basis auf dem Mond wird nicht billig sein, also mussten wir auch über einige kommerzielle Aspekte nachdenken. Wir hatten die Idee, Rover einzusetzen, um das im Mondstaub enthaltene Helium-3 abzubauen. Dieses Edelgas ist mit einem Preis von rund 15 Millionen Dollar pro Kilogramm eine der teuersten Substanzen auf der Erde. Damit könnten wir unsere Mission finanzieren und es gleichzeitig für viele verschiedene Zwecke nutzen (für Fusionsenergie, wissenschaftliche oder medizinische Zwecke). In Zukunft könnten wir auch eine Art "Boxenstopp" für Missionen mit einem weiter entfernten Ziel sein. Wir werden eine logistische Basis sein, die Treibstoff, Unterstützung und Wartung bietet.

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

Der Tagesablauf der gegenwärtigen Astronauten hängt nicht von ihrer spezifischen Aufgabe ab. Es gibt drei Gruppen mit einem angepassten Tagesablauf. Im Folgenden soll der Tagesablauf der ersten Gruppe dargestellt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die beiden anderen Tagesabläufe jeweils um acht Stunden verschoben sind.

Nach einer erholsamen Nachtruhe sollte der Arbeitsbeginn um sieben Uhr morgens erfolgen. Deshalb muss jeder Astronaut seine Morgenroutine entsprechend planen. So entscheidet jeder Astronaut selbst, wann er aufsteht. Nach vier Stunden Arbeit gibt es eine einstündige Pause. Diese könnte für ein zweites Frühstück oder Mittagessen genutzt werden. Es folgen drei Stunden Arbeit. Der Rest des Tages besteht aus freier Zeit und einer Stunde Anwesenheit. In der ersten Schicht ist die Anwesenheit zwischen sieben und acht Uhr abends. Im Allgemeinen unterscheidet sich die Anwesenheit nicht wesentlich von der Freizeit. Im Falle eines Notfalls oder einer Anforderung muss die erste Schicht reagieren, da die zweite Schicht zu dieser Zeit Mittagspause hat und die dritte Schicht schläft. Nach der Anwesenheit steht es jedem frei, seine persönliche Abendroutine zu beginnen und ins Bett zu gehen, um sich für den nächsten Tag zu erholen.

erste Schicht:

  • 07:00 - 11:00 Uhr: Arbeit
  • 12:00 - 15:00 Uhr: Arbeit
  • 19:00 - 20:00 Uhr: Anwesenheit

 zweite Schicht:

  • 15:00 - 19:00 Uhr: Arbeit
  • 20:00 - 23:00 Uhr: Arbeit
  • 03:00 - 04:00 Uhr: Anwesenheit

 dritte Schicht:

  • 23:00 - 03:00 Uhr: Arbeit
  • 04:00 - 07:00 Uhr: Arbeit
  • 11:00 - 12:00 Uhr: Anwesenheit

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