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.
VKV KOC SCHULEN Istanbul-Tuzla Türkei 17, 18 6 / 0 Englisch
3D-Design-Software: Blender
https://drive.google.com/file/d/1fa5lUBO_bvtx4PCrQyFW1ks_bzRVyWpX/view?usp=share_link
HELIOS-1 ist ein Moon Camp Projekt, das die Idee des nachhaltigen Lebens und der nachhaltigen Entwicklung in den Mittelpunkt stellt. Während der Hauptzweck des Projekts in der Erforschung und Bereitstellung einer neuen nachhaltigen Energiequelle - dem Helium-3-Isotop - besteht, ist die Idee der Selbstversorgung das Hauptkonzept, um das herum das Projekt aufgebaut wurde. HELIOS-1 mit seiner zwölfköpfigen Besatzung wird aus zwei identischen Basen in zwei verschiedenen Kratern auf dem Südpol des Mondes bestehen, die größtenteils aus den Quellen des Mondes selbst gebaut werden. Bei minimaler Abhängigkeit von der Versorgung mit Materialien von der Erde - sei es Wasser, Nahrung, Luft, Baumaterialien, Gegenstände, Energie oder sonstiges - wird das Mondlager über lange Zeiträume arbeiten können, um sicherzustellen, dass das volle Potenzial von Helium-3 und seine für die Verwendung auf der Erde geeigneten Eigenschaften entdeckt werden können. Die Ressourcen der Erde sind kostbar, aber endlich. HELIOS-1 soll schließlich für seinen Beitrag zur nachhaltigen und sicheren Energieerzeugung in Erinnerung bleiben und ein großes Hindernis aus dem Weg räumen, das den Weg zu einem nachhaltigen Leben auf der Erde inmitten der rasanten globalen Entwicklung versperrt.
Als Helium-Isotop, das nur 0,0001% des gesamten Heliums auf der Erde ausmacht, birgt Helium-3 ein großes Potenzial für die Nutzung als Energiequelle durch Kernfusion. Die hohen Kosten und der erforderliche technologische Fortschritt erschweren jedoch die Erforschung und Entwicklung der Einsatzmöglichkeiten von Helium-3 für die Energieerzeugung. Daher ist der Reichtum des Isotops auf dem Mond von entscheidender Bedeutung und birgt ein Potenzial für die künftige Entwicklung - insbesondere in einer Zeit, in der nachhaltiges Wachstum durch die Ausbeutung der natürlichen Ressourcen behindert wird. Dazu wird der Mondboden ebenso untersucht wie das Verhalten von extrahiertem Helium-3, und es werden umfangreiche Forschungen mit anderen Verbindungen durchgeführt, um herauszufinden, wie es in zukünftigen Technologien eingesetzt werden könnte. Der Hauptzweck des Mondlagers "Helios-1" wird diese Forschung nach der Gewinnung des Isotops sein.
Das HELIOS-1 Moon Camp wird an zwei verschiedenen Standorten errichtet und besteht aus der identischen Basisstruktur. Beide Camps werden sich auf dem Südpol des Mondes befinden, was die Kontinuität des Projekts ohne Unterbrechung durch das fehlende Sonnenlicht ermöglicht, da das Sonnenlicht als Hauptenergiequelle für die Basis genutzt wird. Aufgrund der Neigung des Mondes um etwa 5 Grad werden die beiden verschiedenen Basen auf beiden Seiten des Südpols stehen und austauschbar sein. Je nachdem, wo das lang anhaltende Sonnenlicht empfangen wird, wird eine der beiden Basen nacheinander genutzt. Die beiden Basen befinden sich in separaten Kratern, um zusätzlichen Schutz vor möglichen Meteoritenschauern zu bieten. Außerdem wurden diese Krater speziell wegen ihres hohen Gehalts an Wassereis ausgewählt.
Der Transfer des Forschungsteams wird stattfinden, nachdem die beiden Basen des Mondlagers errichtet wurden. Während dieses Prozesses werden Raketen eingesetzt, um die benötigten Materialien von der Erde zu holen. Beim Bau der Camps werden die Hauptbausteine der Gebäude und Korridore Regolith-Blöcke sein, die aus Mondstaub, Erde und Gestein der Mondoberfläche bestehen werden. Für den Bauprozess der monolithischen Ziegel werden großformatige 3D-Drucker eingesetzt. Vor Beginn der Forschungsarbeiten werden mögliche Fehler in der Gebäudestruktur durch den Einsatz von Maschinen behoben. Es wurde festgestellt, dass die Regolith-Blöcke Wärme absorbieren und Elektrizität erzeugen können, die als nachhaltige Energiequelle genutzt werden kann, sobald die erforderlichen Strukturen zur Erleichterung einer solchen Nutzung geschaffen sind. Der Mondboden wird die Gebäudestrukturen bedecken, um Schäden durch die kosmische Strahlung zu verhindern. Die Wasseraufbereitungssysteme und das System für die Luftzufuhr innerhalb der Basis werden nach den Gebäuden in Angriff genommen. Der Bedarf an Krankenstationen, Lebewesen und technologischen Geräten wird als nächstes von der Erde gebracht. Weitere Systeme wie das aquaponische System und die Wohnanlage werden in zweiter Linie errichtet, worauf die Ansiedlung der Besatzung folgt. Für einfache Gegenstände wie Stühle und Tische werden aufblasbare Stahlmöbel von der Erde mitgebracht, da sie beim Transport weniger Platz beanspruchen und stabiler sind. Sie werden später in der Basis aufgeblasen.
Die Basis wird im Inneren eines Kraters errichtet, wo sie vor Meteoriteneinschlägen geschützt ist. Der Bau innerhalb eines Kraters trägt zur Isolierung der Mondbasis bei, da er Schutz vor der Bedrohung durch Mikrometeoroiden bietet und die Temperatur der unterirdischen Umgebung des Mondes stabil ist. Da der Mond fast keine Atmosphäre hat und seine Oberfläche häufig schädlichen Strahlungswerten ausgesetzt ist, hilft die Bedeckung einer Mondbasis mit Mondboden, die Astronauten vor Strahlung zu schützen. Die Wohnmodule können zum Schutz der Besatzung in die Mondoberfläche eingegraben oder in Lavatunneln untergebracht werden. Die Astronauten werden auch in anderer Hinsicht von der Monderde profitieren. Die mit einem 3D-Drucker aus Regolith hergestellten Ziegelsteine könnten für den Bau von Strukturen auf dem Mond verwendet werden, da sie leicht und stabil sind. Sie könnten auch zum Bau von Strahlenschutzschilden verwendet werden, die die Astronauten vor der schädlichen Strahlung auf der Mondoberfläche schützen würden. Die Ziegel könnten auch zum Bau von Habitaten verwendet werden, die eine stabilere Umgebung für Astronauten und Ausrüstung bieten. Dies würde dazu beitragen, dass die Astronauten während ihrer Arbeit auf dem Mond sicher und komfortabel sind. Ein internes Drucksystem für die Kabine mit flüssigem Sauerstoff und flüssigem Stickstoff in Drucktanks, das auf einen Luftkompressor angewiesen ist, wird ebenfalls zur Druckregulierung beitragen.
Unser Hauptaugenmerk liegt auf der Nachhaltigkeit, da der Mond für das menschliche Überleben ungeeignet ist und die Kosten zu hoch sind, als dass die Basis vollständig von der Erde abhängig sein könnte. Für die Luft wird hauptsächlich Elektrolyse verwendet. Wasser kommt auf dem Mond in Form von Eis vor. Bei der Gewinnung des Wassers wird es in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten und entsprechend genutzt. Auf diese Weise wird eine stabile Luftquelle für die Astronauten geschaffen, die im Notfall durch Reservesauerstoffröhren unterstützt wird. Stickstoff wird aus dem Mondboden extrahiert und regelmäßig nachgeliefert, um Leckagen zu bekämpfen. Auch die Filterung von Mundeiskernen zur Gewinnung von Wasser und dessen Verwendung mit einem Wasserrückgewinnungssystem unterstützt die Wasserversorgung der Basis. Dieses Wasser ist relativ sicher zu verwenden und in Kombination mit dem Wassernutzungssystem der ISS völlig nachhaltig. Die Nahrungsquellen folgen einem ähnlichen Pfad der Nachhaltigkeit. Die Hauptnahrungsquelle wird aus einem Aquaponic-System stammen. Die für die Einrichtung benötigten Arten werden zwar von der Erde mitgebracht, aber bei ordnungsgemäßer Ausführung ist ein Aquaponic-System vollkommen nachhaltig. Es wird auch eine abwechslungsreiche Ernährung mit ausreichend Proteinen und Vitaminen für die Astronauten bieten. Für die Stromversorgung werden Solarpaneele verwendet, um die Basis mit einer nachhaltigen Energiequelle zu versorgen. Für die Tage, an denen eine direkte Nutzung der Solarzellen nicht möglich ist, werden Batteriesysteme eingesetzt, um die Basis weiterhin mit Strom zu versorgen. Diese Batterien werden an Tagen aufgefüllt, an denen das Sonnenlicht in Strom umgewandelt werden kann.
Für ein nachhaltiges Abfallmanagement sollten die verschiedenen Abfallarten (fest, flüssig und gasförmig) unterschiedlich behandelt werden. Zunächst werden die persönlichen Abfälle der Astronauten (z. B. Hygieneprodukte, Lebensmittelverpackungen, menschliche Abfälle) gesammelt und verdichtet, um ihr Volumen zu minimieren, und dann in sterilen Behältern versiegelt, um eine Kontamination zu verhindern. Je nach Art des Abfalls (z. B. Metall, Kunststoff usw.) können sie außerdem als Ausgangsmaterial für den 3D-Drucker wiederverwendet werden. Abfälle, die nicht wiederverwendet und in Containern gelagert werden können, können zur ordnungsgemäßen Entsorgung auf die Erde zurücktransportiert oder, falls erforderlich, unter Einhaltung von Umweltprotokollen sicher ins All geschleudert werden. Für flüssige Abfälle kann ein Wasserrecyclingsystem eingesetzt werden, das durch Filtration, Destillation und chemische Behandlung nutzbares Wasser zurückgewinnt. Nicht erneuerbare flüssige Abfälle werden wie feste Abfälle in Vakuumverpackungen versiegelt. Für gasförmige Abfälle (hauptsächlich Kohlendioxid) kann ein schwammartiges Mineral namens Zeolith (wie in der ISS) verwendet werden, um die Astronauten vor einer tödlichen Hyperkarbonexposition zu schützen.
Die Aufrechterhaltung der Kommunikation mit der Erde und dem Mond ist entscheidend für die Langlebigkeit von HELIOS-1. Eine der wichtigsten Möglichkeiten, die Kommunikation mit der Erde aufrechtzuerhalten, ist die Nutzung der Erde-Mond-Erde-Kommunikation (EME). Mit Hilfe der Ausbreitung von Radiowellen von einem Sender auf der Erde werden die Radiowellen von der Mondoberfläche reflektiert und vom Empfänger auf der Erde empfangen, weshalb diese Art der Kommunikation auch Moon Bounce genannt wird und die Kommunikation zwischen Erde und HELIOS-1 unterstützt. Für die Kommunikation zwischen den Mondbasen kann das weltraumtaugliche Mondnetz 3GPP im Rahmen des Projekts LunarNet verwendet werden. Mit Hilfe dieses robusten Netzes kann eine starke Kommunikationsinfrastruktur auf dem Mond aufgebaut werden, so dass alle Daten effektiv übertragen werden können. Daher wird Moon Bounce verwendet, um die Kommunikation zwischen Erde und Mond aufrechtzuerhalten, während das drahtlose 3GPP-Netzwerk die Kommunikation zwischen HELIOS-1 und anderen Mondbasen unterstützen wird.
Die Auswirkungen der Strahlung im tiefen Weltraum auf Lebewesen und Materialien können erforscht werden, wobei die Besatzung das ideale Testobjekt ist. Auch wenn die Besatzung nur einer begrenzten Strahlenbelastung ausgesetzt wäre, würde ihr langfristiger Aufenthalt von 180 Tagen auf der Basis ausreichen, um einige Auswirkungen auf den Körper zu beobachten, und die wissenschaftliche Erforschung der Mondbiologie und -geologie spielt eine entscheidende Rolle bei der Einrichtung einer nachhaltigen und damit erfolgreichen Mondbasis. Bei geologischen Experimenten können die Astronauten die Zusammensetzung, die Struktur und die Geschichte der Mondoberfläche und des Monduntergrunds untersuchen. Die gewonnenen Proben könnten genauere Erkenntnisse über die Lage möglicher Mineralienvorkommen auf dem Mond sowie über das Mundeis liefern. Der wichtigste Teil der Experimente würde jedoch die Eigenschaften und die Verwendbarkeit von Helium-3 in Bereichen wie der Fusionsenergie und anderen Bereichen betreffen. Da Helium-3 auf der Erde kaum zu finden ist, würde die leichte Zugänglichkeit des Materials auf dem Mond die erforderlichen Materialien liefern, um tatsächlich mit Helium-3 zu experimentieren und sein volles Potenzial zu erschließen. Darüber hinaus könnten auch die Verwendungsmöglichkeiten der Mineralien und Verbindungen, aus denen der Mondboden besteht, besser erforscht und in der Basis selbst sowie in jeder anderen zu diesem Zeitpunkt auf dem Mond vorhandenen Infrastruktur voll genutzt werden. Auch wenn wir den Zerfall des Körpers, wenn er über einen längeren Zeitraum der niedrigen Schwerkraft ausgesetzt ist, bereits recht gut verstehen, können wir durch weitere Experimente noch mehr Daten zu diesem Thema gewinnen.
Bevor sie für die HELIOS-1-Mission auf den Mond geschickt werden, müssen unsere Astronauten eine Reihe von Trainingsprogrammen absolvieren, um sich an die Umgebung auf dem Mond und im Weltraum zu gewöhnen. Mit Hilfe dieser Trainingsprogramme lernt jeder Astronaut, wie er unter den extremen Bedingungen auf dem Mond überleben kann und wie er Teil von HELIOS-1 sein kann. Ein Beispiel für die Trainingsprogramme ist die Space Vehicle Mock-up Facility (SVMF), eine Nachbildung der Rakete, mit der sie reisen werden, damit sich die Astronauten an die Umgebung für den Transport zwischen Erde und Mond gewöhnen. Ein weiteres Training, das sie absolvieren müssen, ist die KC-135, in der die Astronauten die Schwerelosigkeit, die Null-Gravitation, erleben können, um zu erfahren, wie es auf der Reise zum Mond und auf dem Mond sein wird, und um zu verhindern, dass Menschen durch die Null-Gravitation krank werden. Um den Weltraumspaziergang zu üben, müssen die Astronauten außerdem das Neutral Buoyancy Laboratory benutzen. Die Astronauten schwimmen in riesigen Wassermengen (22,7 Millionen Liter oder 6,2 Millionen Gallonen) in Nachbildungen der Raumfahrzeuge, um zu üben, wie man im Weltraum vorgeht. Diese Beispiele sind nur technisch und wissenschaftlich, aber Astronaut zu sein bedeutet nicht nur, gute wissenschaftliche Fähigkeiten zu haben, sondern auch körperlich und geistig trainiert zu sein. Die Astronauten sollten fit genug sein, um den Start und die Anziehungskraft zu überstehen, damit während der Mission keine Probleme auftreten. Die Astronauten sollten auch mental darauf vorbereitet sein, lange Zeit allein im Weltraum zu sein. Daher wird den Astronautenanwärtern auch empfohlen, an Kursen über öffentliche Beziehungen teilzunehmen, um ihre Teamfähigkeit zu verbessern. Insgesamt werden diese Programme den Astronauten helfen, sich auf den Mond vorzubereiten.
Für HELIOS-1 wird eine mehrstufige Rakete für den Transport zwischen Erde und Mond mit einem SSTO für den Transport zwischen Mondbasen und Space Exploration Vehicles für den Transport auf der Mondoberfläche eingesetzt. Einstufenraketen sind wiederverwendbar und eignen sich für HELIOS-1, da die Besatzung auf dem Mond alle 180 Tage gewechselt werden muss, während für den Transport auf der Mondoberfläche SEVs eingesetzt werden. SEVs sind druckbeaufschlagte Fahrzeuge, die den Astronauten helfen, verschiedene Orte auf der Mondoberfläche zu erkunden, indem sie dem Fahrzeug ermöglichen, sich in "krabbenartigen" Bewegungen zu bewegen, die dem Fahrzeug helfen, schwieriges Gelände zu überwinden. Das kippbare Cockpit, das eine klare Sicht auf die Oberfläche ermöglicht, die stark abgeschirmte Kabine, die die Astronauten vor Sonneneinstrahlung schützt, der schnelle Ausstieg/Einstieg der Astronauten aus dem Fahrzeug und eine Andockstation, in der die Astronauten leben können, machen das SEV zu einer geeigneten Option für den Transport auf der Mondoberfläche.
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