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: Harmonia

Nationale Hochschule für Informatik "Tudor Vianu"  Bukarest    Rumänien 16, 17   4 / 3


Externer Viewer für 3d-Projekt

Beschreibung des Projekts

Das Harmonia Moon Camp ist ein Ort der Forschung und brandneuer Entdeckungen. Der Kernwert der Basis besteht darin, die Menschen so gut wie möglich zu beherbergen und gleichzeitig einen Raum der Konzentration zu bieten, der sich harmonisch für jeden Bereich der Forschung eignet, der nützlich sein könnte.

Das asymmetrische Design des Mondlagers sorgt für ein einzigartiges Erscheinungsbild, da alle Korridore von der Kommandozentrale abzweigen, die sich, wie der Name schon sagt, im Zentrum des Gebäudes befindet. Harmonia bietet Einrichtungen, die von den allgemeinsten Notwendigkeiten (wie Badezimmer, Duschen und eine Küche) bis hin zu Bereichen reichen, die für spezielle Forschungs- und Nachhaltigkeitsmethoden geschaffen wurden.

Die Basis enthält zwei Rover-Lagerräume, die mit einem Wissenschaftslabor verbunden sind, das für die meisten der von den Wissenschaftlern durchgeführten Forschungen genutzt wird. Die übrigen wissenschaftlichen Studien beziehen sich auf die Nachhaltigkeit und konzentrieren sich hauptsächlich auf die selenische Farm. Die Harmonia-Farm besteht aus einer zentralen Kuppel und zwei umgebenden Torus und kombiniert "traditionellen" und hydroponischen Anbau. Das Ergebnis sind vielfältige Ernten, die in hohem Maße zur Nachhaltigkeit der Basis beitragen.

Ein weiterer wichtiger Bereich ist die medizinische Kuppel, in der die Vitalwerte der Besatzungsmitglieder täglich überprüft und registriert werden. Ebenso häufig wird hier auch trainiert. In diesem Bereich ist die Basis mit allen notwendigen medizinischen Gegenständen bestückt und entsprechend eingerichtet.

Der Wohnbereich ist einfach und effizient gestaltet, die Schlafzimmer sind klein, bieten aber viel Stauraum.

Schließlich sind die Flure hell und von mäßiger Länge, was die Basis in ausgewogener Weise zusammenführt.

2.1 Wo wollen Sie Ihr Moon Camp errichten?

Wir werden unser Lager im Clavius-Krater aufschlagen, der im südlichen Hochland des Mondes liegt. Wir haben diesen Ort wegen der Ressourcen gewählt, die er uns bieten wird: Sonnenlicht und Wasser. Untersuchungen haben ergeben, dass es im Krater keine dauerhaft beschatteten Bereiche gibt, und nur die Stellen, die sich an der Außenseite der südlichen und westlichen Hänge befinden, werden während des Mondtages weniger beleuchtet. Aus diesem Grund planen wir, unsere Basis in der nördlichen Region des Kraters einzurichten. In der Zeit, in der der Mond eine volle Umlaufbahn vollendet, werden unsere Sonnenkollektoren das Sonnenlicht von zwei Wochen in Strom umwandeln, der unsere Basis mit Energie versorgt und ihre Funktionsfähigkeit über einen längeren Zeitraum gewährleistet. Außerdem werden wir das Eis im Boden des Kraters nutzen, um flüssiges Wasser zu gewinnen und die im Lager gespeicherten Mengen zu maximieren.

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

Die Bauphase wird in drei Phasen unterteilt sein. Zunächst werden wir Roboter losschicken, um mit dem Graben der Rohre zu beginnen und eine endgültige Startrampe für die Raketen zu bauen, wobei nur Mondstaub verwendet wird, um mit Hilfe des 3D-Drucks Beton herzustellen. In der zweiten Phase werden die Raketen von der Erde aus mit bereits hergestellten Teilen der Basis geschickt, die dann von den Robotern zusammengefügt und an Ort und Stelle gebracht werden. Diese Teile werden aus Materialien hergestellt, die die Astronauten schützen können, aber auch leicht sind, so dass die Kosten gesenkt werden können. Die Basis wird aus Titan bestehen, einem Metall, das die meisten Gefahren abwehren kann, da es einem Druck von 63.000 psi standhalten kann. Außerdem wird bei der Zusammensetzung der Wände Aluminium als Zusatzstoff verwendet, ein leichtes Metall, das Strahlung abhalten kann und bereits auf der ISS und im Weltraum verwendet wird. Die Fenster der Basis werden aus gehärtetem Glas bestehen. Und schließlich werden die unterirdischen Rohre aus zwei Schichten bestehen, um einen besseren Schutz zu gewährleisten. Dazwischen wird es einen Raum geben, in den die Roboter eindringen und sie reparieren können.

In der letzten Phase werden die Menschen mit den nicht lebensnotwendigen Gegenständen für die Konstitution, wie z.B. Möbel, ankommen. Diese werden so gestaltet, dass sie so effizient wie möglich sind, nicht zu viel Raum einnehmen, aber auch nicht das Leben der Astronauten erschweren.

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)

Zum Schutz der Astronauten und der Basis selbst sind die Wände 0,8 Meter dick und gewährleisten sowohl physischen als auch thermischen Schutz. Der Raum zwischen den Wandschichten (der für Rohre und elektrische Kabel genutzt wird) kann als zusätzliche thermische Isolierung dienen.

Um das Mondlager vor Weltraummüll zu schützen, ist die effizienteste Lösung der Einsatz von Whipple-Stoßfängern. Diese können an der Außenseite der wichtigsten Bereiche des Gebäudes oder der Räume, die gefährliche (explosive) Stoffe enthalten können, angebracht werden. Eine weitere Maßnahme des mechanischen Schutzes ist die Verwendung von monolithischen Schilden, die kleiner sind und für die übrigen Räume der Basis verwendet werden können.

Ein weiteres Problem wäre die Weltraumstrahlung, die durch die Verwendung von Polyethylen für die Isolierung der Wände des Mondlagers gelöst werden kann. Aufgrund seines hohen Wasserstoffgehalts absorbiert und zerstreut es die Strahlung sehr gut.

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

Wasser
Lebensmittel
Strom
Luft

Zu Beginn werden die Astronauten die notwendige Menge Wasser mitbringen, um die Funktionsfähigkeit der Mondbasis für zwei Wochen zu gewährleisten. Während dieser Zeit wird die Basis einen vollautomatischen Prozess durchlaufen, bei dem sie sich durch chemische Reaktionen mit Wasser versorgt. Das so gewonnene Wasser wird zusammen mit dem aus den im Krater gefundenen Eispartikeln gewonnenen Wasser durch die Rohre geleitet und in den 14 Behältern gespeichert, die in unserem Modell mit einem Fassungsvermögen von 60 m3 pro Modul vorgesehen sind. Die Verteilung des Wassers wird dank der Rohrleitungen, die die Behälter mit der Farm, dem medizinischen Zentrum und der Küche verbinden, effizient sein.

Die Ernährung der Astronauten wird auf Gemüse und Obst basieren. Doch bevor sie diese in der Basis produzieren können, müssen sie verpackte und konservierte Lebensmittel von der Erde verzehren. Nach zwei Monaten werden sie in der Lage sein, in einem hydroponischen Gewächshaus produzierte Lebensmittel zu essen. Die Pflanzen werden mit Hilfe von Robotern gepolt, die Heulfarm ist automatisch.
Die Lebensmittel, die hauptsächlich angebaut werden, sind: Süßkartoffeln und Spinat, weil sie viel Vitamin A enthalten, Erdbeeren, weil sie viel Zucker und Vitamin C enthalten, Gurken und Tomaten, weil sie viel Wasser enthalten. Außerdem werden die Proteine durch Bohnen ersetzt, die eine sehr hohe Kalorienzahl haben. Die 2000 Kalorien pro Tag, die eine Person zu sich nehmen sollte, werden durch ausgewogene Mahlzeiten geliefert, die nach Standardrezepten zubereitet werden.  

Die Energie ist ein wichtiger Bestandteil der Basis, und um sie zu erzeugen, werden wir das von der Sonne erzeugte Licht nutzen. Da unsere Basis in der Nähe der Pole positioniert ist, wird sie während des Mondtages Licht haben, das von Sonnenkollektoren eingefangen und in Energie umgewandelt werden wird. Nachdem die Energie eingefangen wurde, wird sie an die SSU und dann mit einer Intensität von 150 V an die DCSU weitergeleitet. Von dort kann der Strom in zwei Richtungen fließen: zur MBSU und dann zur Basis, aber auch zur BCDU und von dort zu den Batterien. Falls erforderlich, helfen die Batterien bei der Beleuchtung und halten die Basis während des Nachtzyklus in Betrieb. Außerdem wären sie im Falle einer Störung des Solarpanels hilfreich, da sie sicher gelagert werden.

Die Belüftungssysteme der Basis bestehen aus zwei Komponenten: einem Kreislauf, der die Menschen mit Sauerstoff versorgt, und einem weiteren, der das CO2 absaugt und zur Farm transportiert.
Es werden ständig mindestens 70,8 kg O2 in Tanks gelagert, die einen hohen Druck (ca. 30.000 Pa) haben, um das Volumen zu reduzieren. Diese Menge kann 12 Personen für 7 Tage versorgen.
Die Automatisierung des Prozesses ist dank Robotern und Rohrleitungen möglich. Es gibt zwei Quellen für Sauerstoff: chemische Reaktionen und das Gewächshaus. 
Die Elektrolyse von H2O ist der letzte Schritt bei der Herstellung von Sauerstoff. Davor werden chemische Reaktionen mit FeO oder FeTiO3 und H₂ durchgeführt, um Wasser zu gewinnen. Nebenprodukte wie Fe und TiO3 werden für andere Aktivitäten im Mondlager verwendet, während der Sauerstoff zu den Astronauten transportiert wird.
Im Prozess der Photosynthese wird Sauerstoff gewonnen, der eine wichtige Ressource darstellt. Das Gewächshaus eliminiert das CO2.

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

Das Mondcamp hat einen wissenschaftlichen Zweck, der sich auf das Studium von Technologie und Astrobotanik konzentriert, um mehr Informationen für zukünftige Missionen zu erhalten. (Die Besiedlung des Mondes wäre unmöglich, wenn die Menschen die Situation nicht simulieren würden).

Rover und Roboter würden unter realen Bedingungen (entwickelt und) getestet, bevor sie in industriellen Mengen produziert werden. Außerdem ist der Bau mit lokalen Ressourcen der erste Schritt zur Nachhaltigkeit. Die Ingenieure und Programmierer arbeiten an neuen Modellen und verbessern deren Effizienz.

Der Anbau von Pflanzen erfordert im Weltraum andere Techniken als auf der Erde. Geologische Experimente werden Aufschluss über die Zusammensetzung des Mondbodens und andere Gesteinseigenschaften geben. Die Botaniker untersuchen die Anpassung der Pflanzen und versuchen, die ideale Umgebung für ein effektives Wachstum zu schaffen.

Darüber hinaus kann die Basis 2 Astronauten aufnehmen, die nicht zum Team gehören, wenn sie während der Arbeit an anderen Missionen oder in Notfällen eine Unterkunft benötigen.

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

Jeder beginnt seinen Tag besser, wenn er ausreichend geschlafen hat, und das gilt auch für die Besatzung des Harmonia Moon Camps. Auch wenn die Zeitmessung auf dem Mond kompliziert sein mag, werden die Astronauten einem präzisen Schlafplan folgen, um die beste Produktivität zu gewährleisten.

Nach der morgendlichen Routine werden den einzelnen Besatzungsmitgliedern ihre jeweiligen Aufgaben für den Tag vorgelegt. Je nach ihrer Rolle sind die Checklisten der Besatzungsmitglieder sehr unterschiedlich. Die Bauingenieure haben schon lange vor der Ankunft ihrer Kollegen mit ihrer Arbeit begonnen und stellen sicher, dass die Basis effizient und komfortabel ist. Darüber hinaus haben sie die Kontrolle über die Rover der Basis. Neben ihnen werden Elektroingenieure ein effizientes elektrisches System aufbauen und dessen Funktionsfähigkeit gewährleisten. Außerdem überwachen sie die Kommandozentrale (einschließlich der Sicherheitsvideos).

Die Aufgabe des Chemikers besteht darin, die Entwicklung des Projekts zu überwachen (insbesondere im Hinblick auf die chemisch gewonnenen Ressourcen). Er kann sich auch an der Analyse der von den Rovern gesammelten Sonden beteiligen. Der Geologe erforscht und protokolliert die Bodenproben und berichtet über etwaige Veränderungen, die sich ergeben.

Botaniker sind damit betraut, die Farm des Mondlagers im Auge zu behalten, die Pflanzen zu pflegen, zu ernten, aber auch regelmäßig zu analysieren, um mögliche Anpassungen an das selenische Leben zu untersuchen. Die Programmierer erstellen Datenbanken für jede Notwendigkeit ihrer Besatzungsmitglieder und der Basis selbst und ergänzen sie ständig mit neuen Informationen. Die Hauptaufgabe des Arztes besteht darin, am Ende des Tages die Vitalwerte aller zu überprüfen und gelegentlich mögliche Patienten zu diagnostizieren und zu behandeln.

Schließlich hat der Kapitän die Aufgabe, die Aktivitäten des Teams zu überwachen und jeden Einzelnen zu bewerten. Außerdem ist er derjenige, der Aufgaben verteilt und Führungsentscheidungen trifft.

Die Mahlzeiten werden jeden Tag von zwei bestimmten Besatzungsmitgliedern zubereitet und von der gesamten Mannschaft gemeinsam serviert, eine Zeit, die auch für soziale Kontakte genutzt wird.

Die Dauer der Arbeitssitzungen variiert je nach den Ereignissen in der Basis, das durchschnittliche Arbeitsprogramm beträgt jedoch nicht mehr als sechs Stunden und erstreckt sich von 8 Uhr morgens bis 16 Uhr nachmittags. Die verbleibende Zeit kann auf beliebige Weise verbracht werden, allein oder in einem sozialen Umfeld, wobei die einzige obligatorische Aktivität die körperliche Betätigung ist.

Am Ende des Tages gehen die Astronauten gegen 22.00 Uhr schlafen, um sich auf den nächsten Tag vorzubereiten.

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