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.
Liceul Teoretic "Emil Racovita" Baia Mare Baia Mare-Maramureş Rumänien 16, 17 3 / Englisch
3D-Konstruktionssoftware: Fusion 360
Vor etwa fünfzig Jahren gelang der Menschheit mit der erfolgreichen Landung des Raumschiffs Apollo 11 auf der Mondoberfläche ein großer Schritt in ihrer Entwicklung. An diesem Tag, dem 20. Juli 1969, betrat der amerikanische Astronaut Neil Armstrong die Mondoberfläche und sprach die berühmten Worte "Ein kleiner Schritt für einen Mann, ein großer Sprung für die Menschheit". Heute wiederholen wir die Geschichte, aber anstelle einer Expedition werden wir eine vollständig nachhaltige Operationsbasis schaffen. Diese Kolonie wird der Beginn einer neuen Ära sein, der interplanetarischen Ära.
Der Mond wird zum Spielplatz der Menschheit, auf dem wir innovieren, schaffen und uns anpassen können. Mit dieser Kolonie werden wir die Grundlagen für interplanetare Reisen schaffen und gleichzeitig neue Technologien entdecken, die uns auf der Erde helfen werden. Effizienter Abbau von Mineralien, biotechnologisch erzeugte Pflanzen, effizientere erneuerbare Energien. Dies wird nur der Anfang dessen sein, was uns noch bevorsteht. Unsere Basis wird 4 Pioniere verschiedener Berufe beherbergen und über hochmoderne Einrichtungen wie hocheffiziente Aquaponik, fortschrittliche Trainings- und Übungsgeräte, ein kompaktes, aber voll ausgestattetes Kochhaus und platzsparende Schlafräume verfügen. Alle 5 Jahre wird eine neue Besatzung eintreffen, zusammen mit fortschrittlichen Ersatzteilen und Gütern, die vor Ort nicht effizient hergestellt werden können.
Die Mondbasis wird 30 km vom Shoemaker-Krater entfernt in der Nähe einer Bergkette liegen. Wir haben diesen Standort aus mehreren Gründen gewählt:
Geologisches Interesse: Das Gebiet in der Nähe des Shoemaker-Kraters ist geologisch interessant und bietet die Möglichkeit, die Mondoberfläche und die Geologie im Detail zu untersuchen. Die Gebirgskette in der Nähe der Basisstation bietet eine Vielzahl von geologischen Merkmalen, die es zu erforschen gilt, darunter Einschlagskrater, vulkanische Merkmale und uralte Gesteine, und bietet zudem Schutz vor Meteoriten.
Kommunikation und Navigation: Der Standort in der Nähe des Shoemaker-Kraters bietet eine gute Sichtlinie zur Erde, was die Kommunikation mit der Missionskontrolle auf der Erde und den Empfang von Navigationssignalen erleichtert.
Verfügbarkeit von Ressourcen: Wie bereits erwähnt, bietet der Standort in der Nähe des Shoemaker-Kraters Zugang zu Wasservorkommen, die tief im Krater lagern. Neben Wasser könnte das Gebiet auch über andere wichtige Ressourcen wie Helium-3 verfügen, das als Brennstoff für Fusionsreaktoren verwendet werden könnte.
In allen drei Bauphasen werden wir kompakte, vorgefertigte Räume und Wände verwenden, die mit Einweg-Shuttles von der Erde gebracht werden. Die Räume und Einrichtungen werden zusammengebaut, verbunden und zusammengeschweißt, um ihre Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Die äußere Hülle der Basis wird aus Stahlbeton bestehen, der mit einer Titan-Blei-Legierung beschichtet ist, während die Innenwände aus Aluminiumplatten gefertigt werden. Die Basis wird mit hochmodernen Belüftungssystemen, Wasserreinigungs- und Abwasseraufbereitungsanlagen sowie lebenserhaltenden Systemen ausgestattet sein.
Sobald die Basis fertiggestellt ist, werden wir mit der Veredelung der lokalen Ressourcen beginnen. Wir werden natürliche Wasservorkommen aus dem Shoemaker-Krater extrahieren und mittels Elektrolyse in Sauerstoff umwandeln, den wir dann über eine Pipeline, die Gase vom Shoemaker-Krater zur Basis transportiert, versenden. Das bald nutzbare Wasser wird mit unbemannten Rovern aus nahegelegenen Lagerstätten transportiert und dann mit fortschrittlichen Destillationsmethoden gereinigt. Darüber hinaus werden wir Regolith von der Mondoberfläche abbauen und es zu verwertbaren Materialien wie Metallen und Gasen aufbereiten. Dies wird uns dabei helfen, die notwendigen einfachen Komponenten und Teile zu bauen, anstatt uns ausschließlich auf Lieferungen von der Erde zu verlassen. Forschungsdaten und neue Technologien werden gegen komplexe Komponenten, verschiedene Güter und seltene Metalle getauscht, die nicht vor Ort verarbeitet und hergestellt werden können.
Die Pioniere im Inneren der Kolonie werden dank der dicken, mit einer Titan-Blei-Legierung beschichteten Außenwände aus Beton, der strategischen Lage in der Nähe der Gebirgskette und spezieller elektronischer Staubabweiser, die das Eindringen von Staub verhindern, vor natürlichen Gefahren wie Sonnenstrahlung, Meteoriteneinschlägen und gefährlichem Mondstaub geschützt sein. Darüber hinaus wird die Basis mit fortschrittlichen Lebenserhaltungssystemen, einem Belüftungskomplex, Notstrom- und Sauerstoffgeneratoren, Abwasseraufbereitungsanlagen, Thermoregulatoren sowie verschiedenen Erholungseinrichtungen ausgestattet sein, die das Wohlbefinden und die geistige Gesundheit der Besatzung sicherstellen werden. Das Innere der Basis wird unter Druck stehen, um eine Umgebung mit Gasen und einem Druck ähnlich dem der Erde zu schaffen.
Luft: Wie bereits erwähnt, wird in der ersten Phase des Baus der Basis, die als Operation Sauerstoff bekannt ist, mit großen automatischen Extraktoren gefrorenes Wasser aus den Rohvorkommen im Shoemaker-Krater abgebaut und mit Rovern zu speziellen Raffinerien transportiert, wo es gereinigt und durch Elektrolyse in Sauerstoff umgewandelt wird. Dieses Verfahren wird 2 Liter Wasser in 1 Liter Sauerstoff umwandeln. Unsere 4-köpfige Besatzung wird jeden Tag etwa 8000 Liter Sauerstoff verbrauchen. Der Sauerstoff wird über eine Pipeline aus einer Ti-6Al-4V-Titanlegierung zur Basis transportiert, die mit solarbetriebenen Pumpen ausgestattet ist, die einen konstanten O2-Fluss gewährleisten. Das Fischbecken erhält sein sauerstoffhaltiges Wasser von den Pflanzen im Aquaponiksystem.
Wasser: Für das Wasser planen wir den Bau einer Maschine, die mit Hilfe von Membranfiltrations- und Destillationstechniken das Wasser reinigt, das mit Rovern aus nahe gelegenen Lagerstätten gewonnen wird. Während der Operation Lebenserhaltung wird dieses Wasser verwendet, um den Fischtank zu füllen und den Aquaponik-Kreislauf zu starten. Nach der Operation Neue Erde benötigen wir nur noch Wasser für unsere Astronauten (ca. 8 l/Tag für 4 Personen), für Waschbecken (7 l/min) und Duschen (50 l/Benutzung). Sobald wir den internen Wasserspeicher (ca. 2000 l) gefüllt haben, werden wir das verbrauchte Wasser mit den oben genannten Methoden wiederverwerten. Da jedoch kein Wasserrecycling-System vollkommen effizient ist, werden wir von Zeit zu Zeit neue Wasserlieferungen benötigen.
Elektrizität: Für die Stromversorgung werden wir Solarzellen und Batterien mit hoher Dichte verwenden. Die Solarmodule werden aufgrund ihrer 30%-Effizienz und ihrer einfachen Herstellung die Perowskit-Technologie verwenden. Insgesamt benötigen wir etwa 65 Solarmodule mit einer Fläche von jeweils 1,6 Quadratmetern, um 50 kWh zu erzeugen. Um die Solarmodule stets sauber zu halten, werden wir Magnetfelder einsetzen, die Mondstaub und andere Verunreinigungen abweisen. Jedes Solarmodul wird täglich etwa 762 Wh erzeugen, und der Überschuss wird in Hochleistungsbatterien gespeichert.
Wir haben dies anhand der folgenden Formel berechnet: Energie/Tag = Fläche des Solarmoduls x Sonneneinstrahlung x Umwandlungswirkungsgrad. In den Zeiten, in denen es kein Sonnenlicht gibt, nutzen wir die in den Batterien gespeicherte Energie.
Ernährung: Für unsere Lebensmittelversorgung werden wir ein innovatives System namens Aquaponik verwenden, das mit Hilfe eines Fischbeckens, eines Hydrokultursystems und einer Reihe von Rohren und Filtern eine sich selbst versorgende Umgebung schafft.
Das Fischbecken wird ein Fassungsvermögen von 2000 Litern haben und jährlich etwa 70 kg Speisefisch liefern. Um die Effizienz zu maximieren, haben wir die Forellenart ausgewählt, da sie einer der effektivsten mittelgroßen Fische für die Zucht ist.
Das Hydrokultursystem wird aus mehreren Becken für den Anbau von Tomaten und Salat mit einer Gesamtfläche von 80 Quadratmetern bestehen und jährlich insgesamt 1000 kg Frischprodukte liefern. Dies wird eine nahrhafte und ausgewogene Ernährung für unsere Pioniere ermöglichen.
Um die angemessene Düngermenge für unsere Pflanzen zu bestimmen, haben wir die folgende Formel verwendet: Wasservolumen = Gesamtbiomasse der Fische/Besatzdichte
Was die Abfallentsorgung betrifft, so wird die von den Pionieren ausgeschiedene Biomasse zu Dünger für das Aquaponiksystem veredelt, während die flüssigeren Abfälle gefiltert und wieder in das Wassernetz eingeleitet werden. Die Wasseraufbereitungsanlage wird alle diese Aufgaben übernehmen und die Abfälle effizient in verwertbare Materialien umwandeln.
Unsere Basis kommuniziert mit der Erdstation und anderen Mondkolonien über ultraleichte Funksignale und Satellitenkommunikation. Das Satellitenkommunikationssystem nutzt High-End-Technologien und enorme Mengen an Solarenergie zum Senden und Empfangen von Video- und Audiosignalen. Die 32 m² große Funkantenne auf dem Dach der Basis ist in der Lage, Daten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 201,998 km/s zu übertragen, was die beste Datenübertragungsgeschwindigkeit gewährleistet.
Der Zweck unserer Basis ist die Entwicklung und Erprobung neuer Technologien, die uns nicht nur auf der Erde zugute kommen, sondern uns auch interplanetare Reisen ermöglichen. Wir werden uns auf die Entwicklung von biotechnologisch hergestellten Nutzpflanzen, automatisierten Extraktoren, effizienten Kraftwerken, zuverlässigen erneuerbaren Energiequellen, ultraleichten Fahrzeugen, wiederverwendbaren Raketen mit automatischer Treibstoffregeneration und ultraleichten bionischen menschlichen Teilen mit Gasgittersystemen konzentrieren. Diese Basis wird als Testgelände für neue Technologien dienen und einen größeren Zweck als den einer normalen Kolonie erfüllen. Sie wird den Weg für unsere Zukunft ebnen.
Die Ausbildung, die unsere glücklichen Pioniere absolvieren werden, ähnelt der der ISS-Astronauten, jedoch mit einigen zusätzlichen Fähigkeiten und Berufen, die für das Überleben auf dem Mond erforderlich sind. Sie erhalten eine umfassende Ausbildung in Bereichen wie Geologie, grundlegende und fortgeschrittene Konstruktion, Botanik, Astronomie, Kochen, Ernährung und mehr.
Zwei der Kolonisten sind qualifizierte Bauarbeiter, die für den Bau und die Instandhaltung der Infrastruktur der Basis zuständig sind. Ein Kolonist ist als Elektriker für die Stromversorgungssysteme der Basis zuständig, der andere als Wissenschaftler für die Durchführung von Experimenten und die Überwachung der Forschung auf dem Mond.
Zusätzlich zu diesen spezialisierten Aufgaben müssen alle Teammitglieder über ein breites Spektrum an Fähigkeiten und Kenntnissen verfügen, um den Erfolg der Mission zu gewährleisten. Dazu gehören Fähigkeiten wie medizinische Ausbildung, Problemlösung und Anpassungsfähigkeit sowie ein Verständnis für die verschiedenen Systeme und Technologien, die auf dem Mond zum Einsatz kommen werden.
Das Trainingsprogramm wird streng und intensiv sein, um die Pioniere auf alle Herausforderungen vorzubereiten, denen sie während ihrer Zeit auf dem Mond begegnen könnten. Wenn sie zu ihrer Mission aufbrechen, werden sie mit den notwendigen Fähigkeiten und Kenntnissen ausgestattet sein, um auf der Mondoberfläche nicht nur zu überleben, sondern zu gedeihen.
Für den Transit zwischen Mond und Erde und den Austausch verschiedener Güter werden wir billige Shuttles mit hoher Kapazität zur einmaligen Nutzung einsetzen. Dieser Ansatz wird dafür sorgen, dass die Reisen auf ein Minimum reduziert werden und die Kosten niedrig bleiben.
Für die Erkundung, den Abbau und den Transport werden wir eine Kombination aus bemannten Rovern, wie dem Buggy, und unbemannten, ferngesteuerten und automatisierten Rovern einsetzen. Einer dieser Rover wird für die Arbeit im Außenbereich zuständig sein, während die beiden anderen für den Transport der Ressourcen in den Innenräumen verantwortlich sein werden. Dieser Ansatz wird es uns ermöglichen, Ressourcen effizienter zu sammeln und zu transportieren und gleichzeitig das Risiko für unsere Pioniere zu verringern.
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