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.
Hochgelobtes Design - ESA-Mitgliedstaaten
GRG19 Billrothstraße 73 Wien-Wien Österreich 16, 17 6 / 3 Englisch
3D-Konstruktionssoftware: Fusion 360 & Blender
ATLAS ist unsere Vision davon, wie eine Mondbasis in naher Zukunft aussehen könnte. Das Besondere an ATLAS ist die Tatsache, dass es sich hauptsächlich unterirdisch in einer der leeren Lavaröhren des Mondes befindet, die Schutz vor der rauen Mondumgebung bieten. Die einzigen sichtbaren Teile der Basis sind die Eingänge zur Oberfläche und zum Hangar, die über einen Aufzug mit den unterirdischen Bereichen verbunden sind. Die unterirdische ATLAS-Basis, die in ihrer eigenen künstlichen Atmosphäre eingeschlossen ist, ist in fünf Bereiche unterteilt:
Wir wollen ein Moon Camp bauen, weil wir einen Beitrag zu einer Zukunft leisten wollen, in der die Erforschung des Weltraums und interplanetare Reisen möglich sind.
Unser Moon Camp wird hauptsächlich wissenschaftlichen und touristischen Zwecken dienen. Es wird maximal zwei Touristen möglich sein, auf der Mondbasis zu leben und den Alltag eines Astronauten zu erleben, was zur Teilfinanzierung des Projekts beitragen wird. Außerdem können sie ihre Erlebnisse per Livestream übertragen und so die Bekanntheit unseres Projekts steigern. Darüber hinaus kann die Anwesenheit anderer Menschen auch psychologische Vorteile für die Astronauten mit sich bringen. Die Astronauten werden Experimente durchführen, in denen die langfristigen Auswirkungen der geringen Schwerkraft des Mondes und der langen Isolation der Astronauten erforscht werden. Dabei geht es insbesondere um psychologische Grundbedürfnisse, Sicherheitsbedürfnisse, soziale Bedürfnisse und individuelle Bedürfnisse.
Beim Bau einer Mondbasis müssen viele lebensbedrohliche Umstände auf dem Mond berücksichtigt werden, darunter die folgenden:
In Anbetracht dieser Faktoren ist der optimale Standort unterirdisch in einer der Lavaröhren des Mondes. Lavaröhren sind natürliche unterirdische Tunnel, die von alten Lavaströmen gebildet werden, die an der Oberfläche erstarren, aber darunter weiterfließen und ein Netz von leeren Tunneln zurücklassen. Diese Tunnel bieten eine stabile und geschützte Umgebung vor den rauen Mondbedingungen und sorgen für einen optimalen Kompromiss zwischen Durchschnittstemperatur, Wasservorräten und der Helium-3-Konzentration im umgebenden Regolith. Um die Kommunikation mit der Erde sicherzustellen, ist nur eine Lavaröhre auf der Tageslichtseite des Mondes geeignet.
Um Energie zu sparen, wird im Inneren der Lavaröhre eine künstliche Atmosphäre geschaffen. Auf diese Weise ist es möglich, ohne Anzüge in der Atmosphäre zu leben. Innerhalb der künstlichen Atmosphäre besteht unsere Basis aus Wänden, die mit Sauerstoff aufgeblasen werden und dadurch wärmeisolierend sind.
Da der Boden der Lavaröhre uneben und verwinkelt ist, sollte ein Sockelboden gebaut werden, der eine ebene Fläche für die Einrichtungen bildet. Im Boden verankerte Stützen mit Stahlgittern wären geeignet, da sie leicht zu transportieren und praktisch sind. Dies könnte durch die Verwendung von chemischen Dübeln erreicht werden.
Während der Bauphase wird ein Team auf dem Mond stationiert sein, was den Bau einer temporären Basis erfordert. Diese Basis sollte einfach und schnell zu errichten sein. Optimal wären kohlefaserverstärkte Strukturen, da das Transportgewicht begrenzt werden muss. Die provisorische Basis benötigt ausreichend Platz für das Team, wichtige Ressourcen, Materialien und Werkzeuge für den Bau der eigentlichen Basis. Darüber hinaus benötigen wir eine ebene Fläche, auf der alle Sonden und Kapseln mit Ressourcen von der Erde landen können. Diese Fläche muss genügend Platz für die Landung und für Rover oder andere Transportmittel bieten, die die Materialien und Personen zur Basis oder direkt zur Baustelle bringen.
Der Bau einer Mondbasis in einer der Lavaröhren des Mondes bietet mehrere Vorteile für den Schutz und die Unterbringung unserer Besatzung.
Erstens würde es unsere Besatzung vor den Gefahren der Strahlenbelastung schützen. Der Mond hat kein schützendes Magnetfeld, das vor schädlicher solarer und kosmischer Strahlung schützt, die ein erhebliches Gesundheitsrisiko für die Astronauten darstellen kann. Die dicke Gesteinsschicht über der Lavaröhre würde wie ein natürlicher Strahlenschutz wirken und die Exposition gegenüber schädlicher Strahlung verringern.
Zweitens bietet die stabile Temperatur in der Lavaröhre eine angenehmere Lebensumgebung für unsere Besatzung. Die Mondoberfläche unterliegt extremen Temperaturschwankungen, wobei die Temperaturen tagsüber bis zu 120 °C erreichen und nachts auf -170 °C fallen. Die stabile Temperatur im Inneren der Lavaröhre würde unserer Besatzung eine bewohnbarere Umgebung bieten, so dass keine komplexen Heiz- und Kühlsysteme erforderlich wären.
Die Lavaröhre bietet auch einen natürlichen Schutz vor Mikrometeoriteneinschlägen, die ein erhebliches Risiko für Ausrüstung und Personal auf der Mondoberfläche darstellen können. Die dicke Gesteinsschicht über der Lavaröhre würde jegliche Einschläge absorbieren und so das Risiko von Schäden oder Verletzungen verringern.
Außerdem bietet die Lavaröhre eine fertige Struktur für unsere Basis, was die Bauzeit und die Kosten reduziert. Die Tunnel können nach unseren Bedürfnissen modifiziert und ausgestattet werden, wobei nur minimale Ausgrabungen erforderlich sind.
Der Bau unserer Mondbasis in einer Lavaröhre bietet einen natürlichen Schutz vor Strahlung, stabile Temperaturen, Schutz vor Mikrometeoriteneinschlägen und eine bereits vorhandene Struktur, was sie zu einem idealen Standort für die Unterkunft und den Schutz unserer Besatzung auf dem Mond macht. Da Temperaturschwankungen aufgrund der Lavaröhre nur eine untergeordnete Rolle spielen und die Aufrechterhaltung einer stabilen Kommunikation mit der Erde wichtig ist, befindet sich die Basis an einem zentralen Ort auf der Tageslichtseite des Mondes.
Um die Wasserversorgung auf unserer Basis sicherzustellen, werden wir das Mondregolith nutzen, ein sandartiges, pulverisiertes Gestein, das die Mondoberfläche bedeckt. Dieser Staub ist nicht nur eine Quelle von Wasserstoff, sondern auch reich an O2 mit einem Sauerstoffgehalt von 50% seiner Gesamtmasse. Das Regolith wird mit Hilfe eines Solarturmkraftwerks auf über 1000 Grad Celsius erhitzt, wodurch es in Gas umgewandelt wird. Auf diese Weise können Sauerstoff und Wasserstoff mit einem Verfahren namens "Salzschmelze-Elektrolyse" extrahiert werden. Mit Hilfe von Brennstoffzellen können die Stoffe später in fließendes Wasser umgewandelt werden.
Für die Ernährung auf der Mondbasis werden hydroponische Systeme installiert, in denen die Pflanzen ihren Wasser- und Nährstoffbedarf selbstständig über Blähtonkugeln decken und somit keine Erde benötigen. Zu den Pflanzen gehören Bohnen, Mais und Kartoffeln, die die Versorgung mit Kohlenhydraten sicherstellen, sowie Erbsen, Tomaten, Salat, Getreide und Radieschen, die eine gute Vitaminquelle darstellen.
Mit Hilfe des Kontroll- und Lebenserhaltungssystems (ECLSS), einem System regenerativer Lebenserhaltungsgeräte, wird die Besatzung der Mondbasis mit sauberer Luft versorgt. Das Sauerstofferzeugungssystem besteht hauptsächlich aus der Sauerstofferzeugungseinheit und einem Stromversorgungsmodul. Die Entfernung von Kohlendioxid aus der Luft erfolgt durch einen Absorptionsprozess unter Verwendung des Sorptionsmittels Lithiumhydroxid (LiOH).
Um in Bezug auf elektrische Energie völlig unabhängig zu sein, hat unser Team geplant, MMRs (mikro-modulare Reaktoren) einzusetzen. Diese kompakten Reaktoren können leicht zum Mond transportiert werden und müssen nicht weiter zusammengebaut werden, so dass sie sofort mit der Energieerzeugung beginnen können.
Um die von den Astronauten produzierten Abfälle zu beseitigen, wird unsere Mondbasis verschiedene Methoden anwenden. Lebensmittelabfälle werden kompostiert, d. h. organische Stoffe werden zu nährstoffreichem Boden zersetzt. Urin und Fäkalien werden mit Filtersystemen aufbereitet, die Feststoffe von Flüssigkeiten trennen und Verunreinigungen entfernen können. Die Flüssigkeiten werden aufbereitet, um sauberes Wasser zu erzeugen, während die Feststoffe separat behandelt werden, um Dünger zu erzeugen oder auf dem Mond gelagert zu werden.
Nicht-organische Abfälle, wie z. B. Verpackungsmaterial, werden gesammelt und in einem dafür vorgesehenen Bereich auf dem Mond gelagert. Die Abfallentsorgung ist ein entscheidender Aspekt bei der Aufrechterhaltung einer nachhaltigen Mondbasis, und alle Abfälle werden sorgfältig verfolgt und überwacht, um eine sichere und effiziente Entsorgung zu gewährleisten. Durch die Umsetzung dieser Methoden kann unsere Mondbasis die von den Astronauten erzeugte Abfallmenge erheblich reduzieren und die Umweltauswirkungen auf dem Mond minimieren.
Um die Kommunikation zwischen der Mondbasis und der Erde zu sichern, werden Antennen in Australien, Spanien und den USA benötigt, über die trotz der Erdrotation immer eine Verbindung zum Deep Space Network gewährleistet ist. Das DSN ist ein globales Netz von Deep Space Stationen, das zur Kommunikation mit überwiegend interplanetaren Raumsonden und Satelliten sowie zu funk- und radarastronomischen Forschungszwecken genutzt wird.
Das DSN ist Teil eines größeren Netzes und nutzt die Fähigkeiten des bodengestützten Kommunikationsnetzes, das vom Integrated Services Network der NASA bereitgestellt wird. Das NISN ermöglicht den Hochgeschwindigkeitsdatenaustausch mit zwei anderen Netzen, dem Weltraumnetz, das geostationäre Relaissatelliten als Empfänger nutzt, die ihre Daten an Bodenstationen übermitteln, und dem erdnahen Netz, das viele kleine und mittelgroße Antennen für die Kommunikation mit Missionen während der Startphase in erdnahen Umlaufbahnen und mit erdnahen Satelliten nutzt.
Die Mikrogravitation des Mondes kann Osteoporose simulieren und ermöglicht eine bessere Erforschung durch Ultraschalluntersuchungen, Urin- und Bluttests. Auch die Auswirkungen der geringen Schwerkraft auf das Gehirn könnten weiter untersucht werden, denn eine Studie hat gezeigt, dass sich die Verteilung des Gehirnwassers nach einer Weltraumreise dauerhaft verändert. Auch die Faktoren, die diese Veränderungen beeinflussen und wie sie verringert werden können, könnten erforscht werden.
Da der Mond keine Atmosphäre hat, ist er ein idealer Ort für astronomische Beobachtungen. Teleskope auf dem Mond können Bilder von Sternen und Galaxien mit unvergleichlicher Klarheit einfangen, frei von jeglicher Verzerrung durch die Erdatmosphäre. Ein mögliches Experiment besteht darin, ein Teleskop auf der Mondoberfläche aufzustellen, um verschiedene astronomische Phänomene zu untersuchen, z. B. die Suche nach Exoplaneten oder die Untersuchung der Sternentstehung. Dies wäre nur möglich, wenn die Teleskope auf der dunklen Seite des Mondes positioniert sind und Satellitennetze vorhanden sind.
Ein weiteres Experiment wäre die Beobachtung der kosmischen Strahlung. Die Mondoberfläche ist ein optimaler Ort, um die kosmische Strahlung zu messen, da sie dort unverändert ankommt, anders als auf der Erde, wo die kosmische Strahlung von der Atmosphäre absorbiert und in Partikel umgewandelt wird, die die Messungen stören können.
Außerdem ist der Mond ein einzigartiger Ort für geologische Experimente, da es dort keine Erosion oder tektonische Aktivität wie auf der Erde gibt. Ein mögliches Experiment auf dem Mond wäre die Durchführung von Oberflächenuntersuchungen durch das Sammeln und Analysieren von Proben. Diese Gesteinsproben können auch dazu beitragen, die geologische Geschichte des Mondes zu rekonstruieren, indem sie Hinweise auf vergangene geologische Prozesse auf der Mondoberfläche liefern.
Schließlich können wir mit neuen Robotertechnologien experimentieren, indem wir Roboter entwickeln, die beim Bau von Basen, der Wartung und der wissenschaftlichen Forschung auf der Mondoberfläche helfen können. Die geringe Schwerkraft, die extremen Temperaturen und das unwegsame Gelände des Mondes stellen einzigartige Herausforderungen dar, die bei der Entwicklung dieser Robotersysteme berücksichtigt werden müssen.
Ausbildung: Unsere Astronauten benötigen einen Master-Abschluss in Physik, Biologie oder Chemie. Außerdem sollten sie einen Abschluss in Luft- und Raumfahrttechnik haben, in der Regel schließen Astronauten dieses Studium mit einem Doktortitel ab. Außerdem ist es wichtig, dass unsere Besatzungsmitglieder Erfahrung im Bergbau und im Baugewerbe haben, um die Basis bauen und betreiben zu können. Da wir mit Spitzentechnologie arbeiten werden, ist es zwingend erforderlich, dass unsere Astronauten genügend Kenntnisse in den Bereichen Kernphysik, Chemie und Materialphysik mitbringen, um diese Systeme am Laufen zu halten.
Ausbildung: Die Anforderungen bei der ESA sind ähnlich wie bei der NASA - die dreijährige Ausbildung gliedert sich in Grundausbildung, Aufbauausbildung und missionsspezifische Ausbildung. Das vermittelte Grundwissen erstreckt sich über alle Bereiche der Natur-, Ingenieur- und Computerwissenschaften, so dass die Astronautenschüler, die aus unterschiedlichen Berufsfeldern kommen, über die gleichen wissenschaftlichen Kenntnisse verfügen. Zusätzlich werden in Absprache mit den ISS-Partnern spezifische Weltraum- und ISS-Kenntnisse, menschliche Fähigkeiten und Sprachtraining vermittelt.
Es folgt ein Überlebenstraining für Astronauten, bei dem die Astronauten drei Tage lang an einem unbekannten Ort überleben müssen, mit wenig Nahrung und nur einem Führer, der die Sprache spricht.
Außerdem gibt es ein Isolationstraining, bei dem die Wartungsfähigkeiten der Astronauten trainiert werden. Während des Trainings werden Pannen, Fehlfunktionen und Fehlermeldungen simuliert, die dann von den Auszubildenden behoben werden müssen.
Um die Möglichkeit von Konflikten zwischen unseren Besatzungsmitgliedern zu verringern, ist es auch sehr wichtig, dass unsere Astronauten ein umfangreiches soziales Training absolvieren, bei dem ihre Fähigkeiten zur Zusammenarbeit in einem kleinen Umfeld geschult werden.
Raumschiff SN15
Das Raumschiff SN15 von SpaceX wird eine entscheidende Rolle in unserem Transportsystem zwischen der Mondbasis und der Erde spielen, da es wiederverwendbar ist und somit die Startkosten und die Wartung zwischen den Flügen reduziert. Das Raumschiff kann auch mit Ressourcen von der Mondoberfläche aufgetankt werden, z. B. mit Wassereis, das zu Raketentreibstoff verarbeitet werden kann.
Mondrover
Unser Lunar Rover ist ein fortschrittliches Erkundungsfahrzeug für die wissenschaftliche Forschung auf der Mondoberfläche. Mit sechs unabhängigen, luftlosen Reifen kann er sich in unwegsamem Gelände bewegen, während seine Luftschleuse den Sauerstoffverlust beim Ein- und Ausstieg reduziert, was längere Fahrten in der rauen Mondumgebung ermöglicht.
ATV
Unser All-Terrain Vehicle (ATV) ist ein robustes und vielseitiges einsitziges Fahrzeug, das für den Transport auf der Mondoberfläche konzipiert wurde. Jedes der sechs ATVs hat vier unabhängige luftlose Reifen und einen kleinen Geräteträger am Heck, um wissenschaftliche Instrumente und Ausrüstung zu transportieren.
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