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: Here We Are Back !

Lycée Germaine Tillion  Sain Bel    Frankreich 16, 17   4 / 2   Erster Platz - ESA-Mitgliedstaaten


Externer Viewer für 3d-Projekt

Beschreibung des Projekts

Konstantin Ziolkowski schrieb 1911: "Die Erde ist die Wiege der Menschheit, aber man kann nicht ewig in einer Wiege leben." Was die Menschheit in den letzten 60 Jahren erreicht hat, ist völlig unglaublich, dank der Menschen, die ihr ganzes Leben der Erforschung des Weltraums gewidmet haben. Und jetzt wollen wir die "Wiege" wieder verlassen, für etwas Größeres: einen monatelangen Aufenthalt auf dem Mond.

Das Hauptziel unserer Mission mit dem Namen "Here We Are Back !" (HWAB-I) ist es, die nach wissenschaftlichen Erkenntnissen und Forschungsergebnissen besten Vorsichtsmaßnahmen zu ergreifen, um unsere Astronauten die ganze Zeit über zu schützen. Unsere Basis wird aus 5 Räumen bestehen, darunter ein Gewächshaus, das auf einem kleinen Berg platziert wird, um eine große Menge an Licht zu gewinnen, und wird natürlich alle lebenswichtigen Bedürfnisse der Astronauten erfüllen. Wir planen diese Mission für einen Zeitraum von 8 Jahren mit einer alle 145 Erdtage wechselnden Besatzung. Das Ziel unserer Mission basiert außerdem auf in-situ Ressourcenverbrauch. Der Transport aller benötigten Ressourcen von der Erde aus wäre in der Tat sehr teuer und würde zu viele Flüge erfordern, ganz abgesehen von der Fehlerquote beim Start.

Darüber hinaus werden wir die spektakulären technologischen Fortschritte voll ausschöpfen, indem wir beispielsweise Astronauten mit der Ariane 6 an Bord des Orion-Moduls entsenden, das Lunar Gateway (LOP-G), das eine große Rolle bei den Missionen spielt, einsetzen und zahlreiche Rover sowie hochentwickelte luftgestützte Strukturen entsenden.

2.1 Wo wollen Sie Ihr Moon Camp errichten?

Wir haben uns aus mehreren Gründen dafür entschieden, unsere Basis am Südpol des Mondes neben einem kleinen Berg in der Nähe des Shackleton-Kraters zu errichten:

Um das Sonnenlicht zu nutzen, das pro Lunation etwa 90% vorhanden ist. In der Tat werden wir in der Lage sein, genug Sonnenenergie in Strom umzuwandeln, um die gesamte Basis und die Rover zu versorgen. Indem wir unser Gewächshaus auf dem Berg platzieren, werden wir noch länger Energie gewinnen.

Die Temperaturschwankungen sind korrekt, und die Oberfläche erlaubt es uns, einige permanent abgeschattete Regionen (PSRs) in der Nähe zu finden.

Als die Sonde LCROSS im Jahr 2009 auf dem PSR des Cabeus-Kraters, nicht weit von unserer Basis entfernt, abstürzte, wurde im ausgeworfenen Staub eine interessante Menge an Wassermolekülen nachgewiesen. Der Mondregolith enthält auch eine große Menge an Sauerstoff. Der Südpol ist also für uns der beste Ort, um die lebenswichtigen Ressourcen sowohl in Kratern als auch auf der Oberfläche zu nutzen.

2.2 Wie wollen Sie Ihr Mondlager bauen? Beschreiben Sie die Techniken, die Materialien und die von Ihnen gewählte Konstruktion.
  • Erste Phase "αlpha" :

Ein erster Rover wird in einen kleinen Berg geschickt, um die Einrichtung des lebenswichtigen Raums in seinem Inneren vorzubereiten. Außerdem wird das gegrabene Regolith abgebaut, geborgen und für die Abdeckung der restlichen Basis verwendet.

Zu diesem Zeitpunkt werden 4 ausklappbare, luftgestützte Strukturmodule geliefert. Astronauten an Bord des LOP-G werden während einer Reihe von Missionen die Basis erreichen, um die Strukturen mit Tunnelverbindungen zu verbinden und alle lebenswichtigen Systeme zu installieren (die zuvor mit Hilfe des European Large Logistics Lander (EL3) vom Gateway im Laufe der Missionen übertragen wurden). Dieselben Astronauten werden auch von der Station aus eine wichtige Rolle spielen, indem sie einen großen Teil der Rover-Installationen verfolgen und kontrollieren.

Ein 3D-druckender Rover wird ebenfalls an Bord des zukünftigen Heracles-Landers geschickt werden. Dieser Rover wird das aus dem Berg gewonnene Regolith in Verbindung mit Urin in ein 3D-druckbares festes Material umwandeln, um eine Schutzschicht auf die Grundstrukturen zu drucken.

Wir gehen davon aus, dass bisher noch kein ausreichend leistungsfähiger Rover mit Roboterarm entwickelt wurde, um unser Gewächshaus zu installieren, aber die Machbarkeit ist in den kommenden Jahren absolut gesichert.

  • Zweite Phase "βêta" :

Unser Eisextraktor-Rover "Neptun" wird landen und mit dem Extraktionsprozess beginnen, um die Ankunft der Astronauten vorzubereiten.

Sobald das Lager voll funktionsfähig ist, werden die Astronauten nach dem Start der Ariane 6 an Bord des Orion-Moduls und dem Andocken an den LOP-G auf der Basis landen und die Mission beginnen.

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)
  • Eine 1,5 Meter dicke Schicht aus einem extrem widerstandsfähigen Material, das aus einer Kombination aus Urin und Regolith besteht, wird die Basis bedecken und die Astronauten vor Mikrometeoriten und kosmischer sowie Sonnenstrahlung schützen. Ebenso wird die lebenswichtige Weltraumkuppel in dem kleinen Berg stehen und einen viel höheren Schutz bieten.
  • Die Luftlosigkeit des Mondes ist ein weiteres großes Problem. Daher wird die Basis dank einer Luftschleuse in der lebenswichtigen Raumverbindung in zwei Abteile unterteilt, so dass im Falle eines Luftlecks in einem der Abteile die Möglichkeit besteht, Zuflucht zu nehmen. Um eine stabile und bewohnbare Temperatur zu erhalten, wird die Basis mit Silica-Aerogel thermisch isoliert. Seine Isolierfähigkeiten sind hervorragend, aber vor allem kann es mit dem im Regolith enthaltenen Silizium und Sauerstoff hergestellt werden.
  • Die Astronauten werden 29,5/29,5 Jahre lang in Telekommunikation mit der Erde stehen, was eine außergewöhnliche Unterstützung und Zusammenarbeit mit der Missionsbesatzung und ihrer Familie ermöglicht, aber auch, um sie bei drohender Gefahr zu warnen.
2.4 Erläutern Sie, wie Ihr Mondlager den Astronauten zur Verfügung stehen wird:

Wasser
Lebensmittel
Strom
Luft

Die Astronauten werden Wasser für viele verschiedene Zwecke benötigen: zum Trinken, für den Gemüseanbau, zur Herstellung von Raketenergolen dank der Elektrolyse für künftige Missionen und um mehr über die Geschichte des Mondes zu erfahren.
Unser Rover "Neptun" wird also das Eiswasser in den ständig beschatteten Regionen in der Nähe der Basis (Shackleton, de Gerlache und der Krater dazwischen) ausbeuten und dieses Eis, nachdem es geschmolzen und gefiltert wurde, zurückbringen, um es zu lagern. Zu diesem Zweck wird der Rover mit einem Turm zur Reflexion der Sonnenstrahlen verbunden, der zuvor am Rande von Expeditionskratern installiert wurde: Neptun und der Turm sind dank ihrer Antenne miteinander verbunden, und der Spiegel bewegt sich automatisch, um die Sonnenstrahlen in der Flugbahn des Solarpanels zu reflektieren.
Wir werden auch das alternative mikroökologische Lebenserhaltungssystem (MELiSSA) einsetzen, um Wasser aus dem täglichen Leben zu recyceln und zu reinigen: Urin, Hygieneartikel, Schweiß...

Wir planen, auf dem Berg ein Gewächshaus zu errichten, das in 2 Bereiche unterteilt ist. In der ersten, Gemüse wird in fruchtbaren Boden wachsen ( durch anaerobe Kompostierung hergestellt ). Wir haben uns für Mikrotomaten entschieden, weil sie so schnell wachsen, und für Gurken (die nicht gekocht werden müssen). Der zweite Bereich ist das Hydrokulturabteil, in dem Süßkartoffeln wegen ihres hohen Vitamin- und Kohlenhydratgehalts wachsen werden. Wir werden den hydroponischen Anbau verbessern, da wir wissen, dass dies der perfekte Weg ist, um Gemüse über einen langen Zeitraum anzubauen und dabei viel weniger Wasser zu verbrauchen.
Das Gewächshaus ermöglicht es den Pflanzen, ihren täglichen Zyklus zu respektieren: 9 Stunden Sonneneinstrahlung, 15 Stunden "Nacht", indem ein System zur Aufstellung von Origami-Paneelen verwendet wird. Das Glas des Gewächshauses reduziert die empfangene Sonnenenergie und lässt nur die für die Photosynthese notwendigen Wellenlängen durch. In den Mondnächten sichern LEDs mit Reflektoren die Kontinuität des Pflanzenwachstums.

Da die Sonneneinstrahlung an unserem Standort fast ständig vorhanden ist, stellt sie die beste Energiequelle zur Erzeugung von Strom für die Versorgung der Basis und der Rover dar.
Zahlreiche Fotovoltaikmodule werden rund um die Basis, auf dem Gewächshaus (Panels Deployment System) und auf dem Berg installiert werden. Sie werden mehr als 80% unserer Stromressourcen ausmachen.
Wir werden auch die Elektrolyse von Wasser nutzen, um sein Molekül in Sauerstoff und Dihydrogen aufzuspalten, um mit Hilfe einer Brennstoffzelle Strom zu erzeugen. Aber das wird nicht die Hauptenergieerzeugung sein, da Wasser sehr kostbar ist.
Da die Mondnacht jedoch etwa 3,5 Tage dauert, werden wir den Strom in Superkondensatorbatterien speichern, um ihn indirekt zu nutzen und die Basis auch dann zu versorgen, wenn das Sonnenlicht die Paneele nicht erreicht. Außerdem könnte dies die Astronauten vor einer unvorhergesehenen Störung des Stromversorgungssystems schützen.

Luft ist zweifellos die wichtigste Ressource. Das alternative mikroökologische Lebenserhaltungssystem wird nicht nur Wasser recyceln, sondern auch das von den Astronauten freigesetzte CO2 mit Hilfe von Mikroalgen in O2 umwandeln, um ihnen einen permanenten Kreislauf der Autonomie zu ermöglichen. Auch wenn es bis zur vollständigen Umsetzung dieses Systems noch Jahre dauern wird, ist es für uns der effizienteste Weg, um eine bemannte Langzeitmission im Weltraum zu ermöglichen.
Außerdem werden wir eine Belüftungsanlage installieren, um die Luft abzuführen und die Astronauten vor der fehlenden Konvektion der Luft in der Mikrogravitation zu schützen. Die Astronauten könnten nämlich getötet werden, wenn sie ständig ihr eigenes ausgestoßenes CO2 einatmen würden.
Nämlich, dass die Missionsteams auf der Erde den Astronauten auch jederzeit eine anormale Luftdruckveränderung melden können.
(Wir beobachten die Entwicklung des Rover-Projekts von Thales Alenia Space im Hinblick auf die Gewinnung/Raffinierung von Sauerstoff aus dem Regolith).

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

HWAB-I wird hauptsächlich eine wissenschaftliche Mission sein, die die ganze Zeit über von Missionscrews auf der Erde und Astronauten an Bord des LOP-G unterstützt wird. Es wird eine vollständige Vorbereitung auf künftige Marsmissionen sein, da wir die psychologische Wirkung einer Mission in einer solchen Entfernung von der Erde erkennen werden, und weil wir im Laufe einer langfristigen Nutzung jedes System so anpassen können, dass es für die Zukunft so bequem wie möglich ist. Darüber hinaus werden wir die Durchführbarkeit der Produktion von Raketenergolen unter Verwendung von In-situ-Ressourcen testen: warum sollte der Mond nicht der Ausgangspunkt für zukünftige Missionen sein?

Wir werden auch journalistische Reisen vorbereiten (2 oder 3), um öffentlich darüber zu berichten, wie die Astronauten leben, was sie im täglichen Leben tun, und um der Welt zu zeigen, dass diese Mission einen echten Nutzen hat.

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

Es stimmt zwar, dass eine ständig aktive Basis produktiver wäre, aber die Zusammenarbeit zwischen den beiden Astronauten ist der wichtigste Punkt für die psychische Gesundheit und Sicherheit. Sie werden daher nur 2,5 Stunden Zeitverschiebung in ihrem Tag haben.

Nach dem Aufwachen prüft der erste Astronaut auf dem Armaturenbrett, ob alles ordnungsgemäß funktioniert (Luftdruck und Belüftung, Elektrizitätsvorrat, Wasservorrat...). Wenn alles in Ordnung ist, geht er ins Gewächshaus, um das Wachstum der Pflanzen zu überprüfen und das tägliche Gemüse zu ernten. Dann kann er in die Arbeitskuppel gehen, um mit der Ergolproduktion aus Regolith zu experimentieren.

Es ist Zeit für den anderen Astronauten, aufzuwachen. Beide Teamkollegen waschen sich gleichzeitig und frühstücken gemeinsam: der Moment, in dem sie einen neuen Tag der Zusammenarbeit besprechen und begreifen können.

Eine Stunde später machen sie sich für eine Extra Base Activity (EBA) bereit: Der zweite Astronaut wird von seinem Partner dabei unterstützt, seinen EBA-Anzug anzuziehen und durch die Eingangsschleuse nach draußen zu gehen. Dank der Antenne steht er in ständiger Funkverbindung mit dem anderen Astronauten und wird: Regolithproben an strategischen Punkten entnehmen, die Systeme der Basis inspizieren und gegebenenfalls reparieren, den vom Neptun mitgebrachten Eistank bergen und ihn gegen einen anderen leeren Tank austauschen, damit der Rover seine Mission fortsetzen kann. Wenn alles erledigt ist, kehrt er durch die Luftschleuse zur Basis zurück, und beide Astronauten setzen den Eistank in die automatische Schmelz- und Filteranlage.

Nach dem Essen sind 2 Stunden für eine Sporteinheit vorgesehen, die zum Pflichtprogramm der Astronauten gehört. Aufgrund der Mikrogravitation ist das Gewicht sehr unterschiedlich, so dass die Ausrüstung speziell für diese Bedingungen entwickelt wurde. Nach dem Training treffen sie sich vor dem Bildschirm, um eine Videokonferenz mit den Teams und ihren Familien zu führen. Auch wenn sie die am besten vorbereiteten Astronauten der Geschichte sind, dürfen wir nicht vergessen, dass sie vor allem Menschen sind und mit den Menschen in ihrer Nähe in Kontakt bleiben müssen.

Während der zweite Astronaut seine Arbeit fortsetzt und dabei die Zeitverschiebung von 2,5 Stunden beachtet, schläft der erste ein und sieht zu Der Blassblaue Punkt Bild, um ihn daran zu erinnern, dass, auch wenn unsere Wiege, die Erde, ein Quark im Universum ist, auf dem Mond Sie erscheint als zweite Sonne, die immer noch in seiner Nähe bleibt und die Augen der Astronauten zum Leuchten bringt.

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  EEPP SAGRADA FAMILIA
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  郑州轻工业大学附属中学
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