In Moon Camp Pioneers hat jedes Team die Aufgabe, ein komplettes Mondlager in 3D mit einer Software ihrer Wahl 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 in ihrem Mondlager beschreiben.
Zweiter Platz - Nicht-ESA-Mitgliedstaaten
Özel Bahçeşehir Koleji Fen ve Teknoloji Lisesi Samsun-Türkei Türkei 14, 16, 17 6 / 3 Englisch
3D-Konstruktionssoftware: Fusion 360
Unser vollständig von unserem Team entworfenes Mondcamp befindet sich zwischen den Kratern Shackleton und Shoemaker und soll 4 Astronauten während ihrer wissenschaftlichen Forschung beherbergen. Die Hauptbasis, die bei ihrem Entwurf stark von den Blättern der Pflanzen beeinflusst wurde, hat Schichten, die verschiedenen Zwecken dienen, und besteht aus 6 verschiedenen Teilen. Der erste dieser Abschnitte enthält die Arbeitsbereiche der Astronauten, der zweite die Elektrolyse- und Wasseraufbereitungssysteme, der dritte die persönlichen Bereiche der Astronauten, der vierte die Gemeinschaftsbereiche der Astronauten, der fünfte den Materialraum und das Lager, und der letzte ist der landwirtschaftliche Bereich. Neben der Hauptbasis befinden sich die Garage und das Observatorium, deren Design von den Panzern der Gürteltiere inspiriert ist, eine Mondlandefähre und 3D-gedruckte Roboterarme. Um die Bedürfnisse der Basis zu befriedigen, wie z. B. die Versorgung mit Wasser und Sauerstoff oder die Abfallentsorgung, wurden verschiedene Systeme in der Basis installiert: ein hybrides Kommunikationssystem für die Kommunikation, Sonnenkollektoren auf der Basis und in verschiedenen Regionen für die Energieversorgung und Rover, die den Astronauten bei ihren Missionen helfen sollen.
Mit unserem geplanten Mondcamp wollen wir einen großen Schritt auf der Reise der Menschheit zum Mond machen. Die von uns fertiggestellte Mondbasis dient vorerst der wissenschaftlichen Forschung, aber das kann sich in Zukunft ändern. Die Idee unserer Basis, die in diesem Stadium entstanden ist, wurde für nur 4 Astronauten entwickelt. Dieser Entwurf sieht Labors und Ressourcen vor, in denen die Astronauten an Astrophysik, Chemie, Biologie und Landwirtschaft arbeiten können. Durch die modulare Struktur unserer Basis ist es jedoch möglich, das Design zu erweitern und den Radius des Einsatzes zu vergrößern. Mit der Vergrößerung der Basis in späteren Phasen kann unsere Basis für kommerzielle Zwecke geöffnet werden, um der Welt zu zeigen, wie das Leben im Weltraum aussieht. In noch späteren Stadien kann unsere Basis so erweitert werden, dass touristische Expeditionen möglich werden.
Wir planen, unser Mondlager am Südpol zu errichten, und zwar zwischen den Kratern Shackleton und Shoemaker. Der Hauptgrund, warum wir uns für einen Standort zwischen diesen beiden Kratern entschieden haben, ist, dass wir die Vorteile beider Krater nutzen wollen. Studien zeigen, dass der Shoemaker-Krater riesige gefrorene Wasser-, Wasserstoff- und Mineralienvorkommen enthält. Daher können wir das gefrorene Wasser zum Trinken, den Wasserstoff zur Wassergewinnung und Energiegewinnung und die Mineralien für die wissenschaftliche Forschung nutzen. Die Temperaturwerte des Shackleton-Kraters schwanken dagegen weniger stark. Der Krater erhält fast 2 Monate lang und 90% des Tages ununterbrochen Sonnenlicht, was bedeutet, dass wir mit Sonnenkollektoren mehr Energie für unser Mondcamp sparen können. Da die Entfernung zwischen diesen beiden Kratern etwa 60-65 km beträgt, wird es möglich sein, zwischen ihnen zu reisen. Es wird auch vorhergesagt, dass das Wetter am gewählten Standort teilweise besser sein wird, was die ungünstigen Bedingungen auf ein Minimum reduzieren wird.
Der Bau unseres Mondlagers wird zwei verschiedene Missionen mit den Namen A und B umfassen. Mission A wird autonom durchgeführt, ohne dass Astronauten den Mond betreten. Diese Phase wird von speziell entwickelten Rovern und 3D-Druck-Roboterarmen durchgeführt, die Baumaterialien wie Beton und ETFE von der Erde verwenden. Zunächst wird der Grader-Rover den Boden für die Basis vorbereiten und Mondboden sammeln. Danach werden autonome Rover und Roboterarme mit dem Bau der Basis beginnen. Die innere Schicht unserer Basis wird aus Beton bestehen, der mit Mondboden angereichert ist. Danach wird die mittlere Schicht aus ETFE hergestellt, und schließlich wird die äußere Schicht aus Mondboden bestehen, der in eine für den 3D-Druck verwendbare Form gebracht wird. Die Umrisse unserer Basis werden durch die Anbringung von Solarzellen auf den Dächern vervollständigt. Das allgemeine Design unserer Basis wurde von Blättern inspiriert. Die dreischichtige Struktur unseres Hauptquartiers wurde von deren geschichteter Textur abgeleitet, während die Korridore des Stützpunkts aus Nervenbahnen nachgebildet wurden. Das Design unserer Garage und unseres Observatoriums wurde von der Fähigkeit der Gürteltiere inspiriert, sich mit ihrem Schild zu schützen. Dieses Design bot auch eine zusammenklappbare Struktur, die uns half, Platz zu sparen. Außerdem wurde bei der Konstruktion unserer Basis auf Modularität und Langlebigkeit geachtet, so dass wir unsere Basis jederzeit erweitern können. Im Rahmen der Mission B werden die Astronauten landen und alle Objekte platzieren, was der Beginn des Lebens auf dem Mond sein wird.
Astronauten, die in einem Mondlager stationiert sind, wären einer rauen Umgebung ausgesetzt, die ihre Gesundheit und Sicherheit gefährden kann. Eine der größten Herausforderungen ist es, ihnen Schutz und Unterkunft vor der extremen Mondumgebung zu bieten. Um dies zu erreichen, hat unser Team eingehend analysiert und recherchiert, welche Umweltprobleme in unserem Mondlager auftreten können. Wir haben die wichtigsten Faktoren aufgelistet, die als Wärmedämmung und Schutz vor Meteoriten und Strahlung berücksichtigt werden sollten. In dieser Richtung haben wir nach Lösungen für jedes ermittelte Problem gesucht und diese Lösungen in unseren Entwurf, genauer gesagt in die Struktur unserer Basis, eingebettet. Was die Materialauswahl im Allgemeinen betrifft, so wurden vier Hauptmerkmale gesucht. Dabei handelt es sich um reflektierende Materialien, die das Sonnenlicht auf der Mondoberfläche reflektieren und die Temperatur schützen, um wärmeisolierende Materialien, die Wärmeverluste im Inneren verhindern, um langlebige Materialien, die die äußeren Schichten des Lagers bilden, und um leichte Materialien, die auf dem Fundament angebracht werden, um die Installation der Basis zu erleichtern. Wir entschieden, welche Materialien für die einzelnen Merkmale geeignet sind, indem wir diese weiter ausarbeiteten und untersuchten. Wir entschieden uns für die Verwendung von Monderde als reflektierendes Material. Mit dieser Schicht, die sich im äußersten Teil der Basis befindet, sorgten wir auch für eine Wärmeisolierung und einen Schutz vor Meteoriten. Das Material Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), das die mittlere Schicht der Basis bilden wird, erhöht mit seiner hohen Schmelztemperatur die Festigkeit selbst bei einer dünnen und leichten Schicht und kommt uns außerdem mit den hochenergetischen Strahlungsbeständigkeiten, der Wiederverwertbarkeit und der Langlebigkeit dieses Materials zugute. Die innerste Betonschicht wird die primäre radioaktive Isolierung der Basis bilden. Eine bis zu 1 Meter dicke Schicht wird die Basis vor Gamma- und Röntgenstrahlen schützen. Unsere Luft- und Wasserreinigungssysteme werden auch die Sicherheit der Astronauten im Inneren der Basis gewährleisten.
Wasser: Wasser ist entscheidend für das Leben im Camp. Zunächst wird die erforderliche Wassermenge von der Erde herbeigeschafft. Es wird auch ein Wassermanagementsystem gebaut, das kontinuierlich in der Basis zirkuliert. Dieses System wird Urin, Schweiß, Feuchtigkeit usw. reinigen. Durch die Reinigung werden wir 90% des Wassers wiederverwenden. Wassereis vom Mond ist eine weitere Option für die Nutzung der Wasserressourcen. Das Wassereis wird mit Rovern entnommen und gelagert, um es bei Bedarf zu verwenden.
Essen: Zunächst werden die Astronauten die Lebensmittel verzehren, die sie von der Erde mitgebracht haben. Zusätzlich werden sie mit Hilfe der aeroponischen Landwirtschaft frische Lebensmittel erhalten. Mit der aeroponischen Landwirtschaft werden 95% des Wassers eingespart, und das Wachstum ist dreimal schneller als bei der traditionellen Landwirtschaft. Unser Ziel ist es, eine gesunde Ernährung für die Astronauten zu schaffen. Wir haben geplant, Kartoffeln, Spinat, Bohnen usw. anzubauen, die einen hohen Nährwert haben und leicht zu züchten sind.
Luft: Unser Recyclingsystem umfasst ein Luftmanagementsystem. Die erforderliche Wassermenge aus dem Wassermanagementsystem wird der Elektrolyse zugeführt. Bei der Elektrolyse werden Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle getrennt. Der atemtauglich gewordene Sauerstoff wird in unserer Basis verteilt. Der verbleibende Wasserstoff wird zur Herstellung von Wasser mit unserem Sabatier-System verwendet. Der Photosynthesezyklus der Pflanzen wird ebenfalls zum Luftmanagementsystem beitragen.
Strom: Die Stromversorgung ist für die Kontinuität der Basis unerlässlich. Wir haben geplant, IBC-Solarpaneele des Typs N mit einem Wirkungsgrad von 23% auf dem Dach unserer Basis zu installieren. Zusätzlich werden am Shackleton-Krater konzentrierte Sonnenkollektoren (CSP) installiert, die Sonnenlicht in Wärme umwandeln und speichern, da dieser Ort fast immer der Sonne ausgesetzt ist. Dieses System leistet einen wichtigen Beitrag zur Basis, da es erneuerbar und hocheffizient ist.
Die Abfallbewirtschaftung ist auf unserer Mondbasis ein wichtiges Thema. Unsere Bewirtschaftungspläne waren von Anfang an darauf ausgerichtet, die Ausgaben für Abfall zu minimieren, indem wir eine Null-Abfall-Politik verfolgen. Solange es verschiedene Arten von Abfällen gibt, ist es jedoch notwendig, verschiedene Methoden zur Reduzierung und Entsorgung der einzelnen Abfälle anzuwenden. Die anfallenden organischen Abfälle können in Düngemittel umgewandelt werden. Dadurch wird Wärme und Energie für das Heizsystem der Basis gewonnen. Die erzeugten Düngemittel können auch für Pflanzstudien verwendet werden. Darüber hinaus werden verwertbare Abfälle wie Kunststoffe zur Deckung des Bedarfs unserer Lager verwendet, indem sie als Filamente für 3D-Drucker eingesetzt werden. Andererseits können auch nicht verwertbare feste Abfälle mit verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten entstehen. Diese Abfälle werden in die Erdatmosphäre entsorgt und durch Verbrennung zerstört.
Um den unterschiedlichen Anforderungen an die Weltraumkommunikation, wie Zuverlässigkeit und Latenzzeit, gerecht zu werden, haben wir beschlossen, in unserem Mondcamp eine hybride Kommunikationsstruktur zu schaffen, in der verschiedene Systeme diese Anforderungen erfüllen. Die primäre Methode wird die Funkkommunikation sein, wie bei früheren Mondmissionen. Da sie schneller ist, kann ein Laserkommunikationssystem eingesetzt werden, wenn eine sofortige Kommunikation erforderlich ist. Für diese Systeme müssen eine Bodenstation auf der Erde und ein Sende- und Empfangsgerät mit Antenne auf dem Mond vorhanden sein. Die Bodenstationen sollten sich in Äquatornähe befinden und einen freien Blick auf den südlichen Himmel haben, um das Lager ständig im Blick zu haben. Schließlich kann das Lager auch über ein Backup-System verfügen, das die Satellitenkommunikation unterstützt, die die sicherste und am besten untersuchte Methode ist. Der benötigte Satellit kann in der Mondumlaufbahn positioniert werden, wodurch auch die Kommunikation zwischen anderen Mondlagern aufrechterhalten werden kann.
Unser Mondcamp würde eine einmalige Gelegenheit zur wissenschaftlichen Erkundung bieten und eine einzigartige Umgebung für die Durchführung von Forschungsarbeiten in einem breiten Spektrum wissenschaftlicher Disziplinen schaffen. Zu den Inhalten der Studien, die in unserem Mondcamp durchgeführt werden sollen, gehören definitiv die Struktur und die Umwelt des Mondes. Der wichtigste Faktor bei solchen Studien könnte der Mondboden sein. Es wird gesagt, dass der Mondboden das Potenzial hat, für die Produktion von Sauerstoff und Treibstoff genutzt zu werden. Dies könnte ein Gebiet sein, das unsere Camper untersuchen. Durch die Untersuchung von Erde und Gestein von der Mondoberfläche können Mineralien und ähnliche Stoffe untersucht werden, und es kann erforscht werden, wofür diese Materialien verwendet werden können. Neben den Stoffen können auch Spuren von Leben erforscht werden. Gleichzeitig können die Astronauten weitere Details über die Entstehung des Mondes analysieren und entdecken. Darüber hinaus können auf dem Mondboden Anbaustudien durchgeführt werden. Darüber hinaus kann die Verwendung verschiedener Mikroorganismen in der Landwirtschaft auf dem Mond untersucht werden, oder es können verschiedene Methoden erforscht werden, um Landwirtschaft auf dem Mondboden und in der Mondumgebung zu ermöglichen. Bei all diesen Arbeiten kann eine aktuelle und weiterentwickelte Kartierung des Mondes und seiner geologischen Merkmale vorgenommen werden. Schließlich können auch Studien über die Psychologie der Astronauten in der Basis durchgeführt werden. Die psychologischen Veränderungen und Entwicklungen dieser Menschen, die lange Zeit isoliert in einer anderen Umgebung leben werden, können durch die Kommunikation mit der Welt verfolgt werden. Gleichzeitig kann den Astronauten angeboten werden, während ihrer Zeit im Weltraum ein Tagebuch oder einen Vlog zu führen, um diese Arbeit zu unterstützen und so eine Quelle über das Leben im Weltraum zu schaffen.
In einem Mondlager betreten die Astronauten eine unbekannte Umgebung in Isolation, während sie den Planeten, auf dem sie ihr ganzes Leben verbracht haben, zu einer kleinen blauen und grünen Kugel schrumpfen sehen. Es ist eine Tatsache, dass diese enormen Veränderungen im Leben der Astronauten mit der Zeit sowohl physische als auch psychische Auswirkungen auf sie haben können. Daher müssen die Astronauten ein Trainingsprogramm absolvieren, um sicherzustellen, dass sie auf die körperlichen und geistigen Herausforderungen des Lebens und Arbeitens auf dem Mond vorbereitet sind. Unser Team hat ein Testprogramm für die Astronauten vorbereitet, das etwa 3 Jahre dauern wird. In der ersten Phase werden die Astronauten ein Jahr lang eine allgemeine Schulung zum Leben im Weltraum erhalten. In späteren Phasen wird jeder Astronaut eine detaillierte Ausbildung in seinem Spezialgebiet erhalten. Die erste Phase der Ausbildung umfasst zwei wichtige Bereiche: geistige Gesundheit und körperliche Leistungsfähigkeit. Bei der körperlichen Ausbildung werden die Astronauten mit den rauen Bedingungen auf dem Mond vertraut gemacht, z. B. wie sie sich an die Bewegung anpassen oder den Muskelabbau bei geringer Schwerkraft verringern können. Andererseits sollten alle Astronauten eine Grundausbildung im Umgang mit den in der Basis und anderen Raumfahrzeugen verwendeten Systemen absolvieren und das Verhalten bei eventuellen Fehlfunktionen trainieren. Alle Astronauten sollten auch Erste-Hilfe-Kenntnisse und grundlegende medizinische Informationen haben. Im Rahmen des mentalen Trainings lernen die Astronauten, mit der Isolation umzugehen, sie lernen Teamarbeit und verbessern ihre Kommunikations- und Problemlösungsfähigkeiten, da sie im Camp mehrere Personen in ihrem Leben haben werden. Nachdem die Astronauten die notwendigen Fähigkeiten erlernt haben, werden sie in ihren eigenen Spezialgebieten wie Bio-, Chemie- oder Flugtechnik ausgebildet und lernen, wie sie diese auf dem Mond einsetzen können. Die Ausbildung der Astronauten ist mit der Landung auf dem Mond nicht beendet, sondern wird durch die Kommunikation mit Experten auf der Erde, z. B. Psychiatern, fortgesetzt.
Unsere Reise in den Weltraum beginnt mit einem Raumschiff, das aus einer Kommando-, einer Service- und einer Mondlandefähre besteht. Das Kommandomodul ist der zentrale Teil, in dem die Astronauten das Raumschiff steuern. Im Servicemodul werden das Triebwerk, der Treibstoff und die gesamte auf dem Mond verwendete Ausrüstung untergebracht. Die Mondlandefähre wird für die Landung und den Start auf dem Mond verwendet. Bei den Fahrzeugen in unserem Lager gibt es einen Forschungsrover, einen Bau-Rover und einen Sammel-Rover. Der Research Rover, der über ein Lagerhaus verfügt, ist für Astronauten gedacht, die auf dem Mond reisen und forschen. Der Builder Rover verfügt über einen Grader und einen Bagger, die autonom Mondboden sammeln, während sie den Boden für die Basis ebnen und diese bauen. Der Collector Rover sammelt hauptsächlich Mondwasser, Eis und andere Proben rund um den Mond. Außerdem gibt es eine Drohne, die den Mond aus einem anderen Blickwinkel erkunden soll.
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