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.
Dritter Platz - ESA-Mitgliedstaaten
Oberschule Oban Oban-Argyll und Bute Vereinigtes Königreich 16, 15, 14, 13 5 / 1 Englisch
3D-Konstruktionssoftware: Fusion 360
Bei diesem Projekt geht es darum, ein Basislager auf dem Mond zu errichten. Wir haben ein paar Kuppeln auf der Oberfläche, während der größte Teil unserer Konstruktion unterirdisch liegen wird. Die Basis bietet bequem Platz für 10 Astronauten und möglicherweise mehr, wenn die Besatzungen in Schichten arbeiten. Sie enthält grundlegende Einrichtungen wie Toiletten, Schlafsäle, eine Küche und einen Gemeinschaftsbereich, aber auch arbeitsbezogene Räume wie Werkstätten, Lagerräume, Labors und ein Gewächshaus. Die Basis verfügt außerdem über eine zusätzliche, von der Hauptbasis getrennte Kuppel, in der Hochenergie- und Hochtemperaturprozesse wie Elektrolysekammern und Öfen untergebracht sind; diese Trennung dient dem Schutz der Hauptbasis im Falle eines Ausfalls dieser Systeme. Die Basis besteht in erster Linie aus Aluminium, weil es stabil und leicht ist und weil zusätzliches Aluminium, das für die Instandhaltung der Basis benötigt wird, mit dem FFC-Cambridge-Verfahren aus dem Mondregolithen gewonnen werden kann, das eines der Verfahren ist, die auf dieser Basis erforscht werden. Der Stützpunkt nutzt auch die Monderde als Baumaterial, um die Besatzung vor Strahlung zu schützen.
Der Hauptgrund für die Errichtung dieser Basis ist, dass sie als wissenschaftliche Forschungsplattform auf dem Mond dienen soll. Diese Basis würde es den Astronauten ermöglichen, viel länger auf dem Mond zu bleiben, was bedeutet, dass mehr Experimente und Projekte in der Mondumgebung durchgeführt werden könnten, was wiederum unser Verständnis des Mondes und unseres Universums auf lange Sicht erheblich verbessern würde. Ein weiterer wichtiger Zweck wäre die Untersuchung der Umwelt und der Art und Weise, wie bestimmte Dinge darauf reagieren, sowie die Untersuchung der Mondoberfläche, die Erprobung des Anbaus von Nahrungsmitteln auf dem Mond und die Untersuchung der Ergebnisse eines langfristigen Lebens in einer Umgebung mit geringerer Schwerkraft. Diese Informationen könnten leicht gesammelt und für die wissenschaftliche Nutzung auf der Erde weitergegeben werden. Diese Informationen könnten bei der Entwicklung künftiger Raumfahrzeuge, bei der Planung der Ausbildung künftiger Astronauten oder sogar bei der Verbesserung der Technologie auf der Erde sehr nützlich sein.
Unser Mondbasislager würde am Südpol des Mondes auf dem Bergrücken zwischen dem De Gerlache-Krater und dem Shackleton-Krater errichtet werden. Dieser Standort ist vorteilhaft, da die Sonne, wenn sie diesen Teil des Mondes beleuchtet, knapp unter oder über dem Horizont steht und so relativ stabile Temperaturen von über 54 °C erzeugt. Die verfügbare Sonne hilft beim Wachstum der Pflanzen im Gewächshaus und bei der Erzeugung von Energie für die Basis mit Hilfe der Sonnenkollektoren und verhindert, dass die Ausrüstung dauerhaft einfriert. Dieser Standort bietet auch Zugang zu vielen wichtigen Ressourcen wie Eisvorkommen und Mondregolith mit Erzen wie Anorthosit. Das Gelände ist aufgrund der sanften Hänge und des spärlichen Gerölls sehr leicht zu Fuß oder mit dem Rover zu durchqueren. Aufgrund seiner Ausrichtung hat der Standort außerdem eine direkte Satellitenverbindung zur Erde.
Wie bereits erläutert, besteht die Basis hauptsächlich aus Aluminium, da es sowohl auf dem Mond als auch auf der Erde verfügbar ist und sich durch seine Leichtigkeit, Festigkeit und Materialeigenschaften auszeichnet; außerdem wurde es in der Weltraumumgebung gut getestet, da die ISS daraus gebaut ist. Die Basis besteht in erster Linie aus Kuppeln und Zylindern, um Druckpunkte an den Rändern zu minimieren und das Risiko von Bergsenkungen aufgrund des Druckunterschieds zur Außenseite der Basis zu verringern. Diese Konstruktionsweise erleichtert auch den Bau der Struktur, da diese abgerundeten Strukturen in Segmente unterteilt und leicht auf Raumfahrzeugen transportiert und zusammengebaut werden können. Der größte Teil der Basis wird außerdem mit einigen Metern Mondboden bedeckt sein, um die Basis vor herumfliegenden Trümmern und Strahlung zu schützen. Aus dem Erz Anorthosit werden im FFC-Cambridge-Verfahren auch Silizium und Aluminium gewonnen, die zur Herstellung einiger Komponenten der Basis auf dem Mond verwendet werden können.
Die einzige Ausrüstung, die von der Erde mitgebracht werden müsste, sind Ausgrabungsroboter und Bergbauanlagen, um die notwendige Erde, das Eis und das Erz zu gewinnen. Die ursprünglichen Basismodule können auch per Raumschiff zum Mond transportiert werden, um das Überleben der Menschen auf dem Mond zu sichern, während die permanente Basis eingerichtet wird. 3D-Drucker würden auch für den Bau und die Instandhaltung der Basis eingesetzt werden, da spezifische Komponenten und Werkzeuge aus Kunststoff und Metall hergestellt werden können, die von der Erde transportiert werden.
Wie bereits erläutert, planen wir, unser Lager größtenteils unterirdisch zu errichten und es mit Mondboden zu bedecken, damit unsere Astronauten vor der Sonnenstrahlung geschützt sind, wenn sie sich im Gebäude befinden. Mondboden bietet einen guten Schutz vor Strahlung, da einige Meter dieses Materials vor den meisten Strahlungsarten schützen. Der Boden schützt auch vor Asteroiden und fliegenden Trümmern, denen die Astronauten und die Basis ausgesetzt sein werden. Raumanzüge und Mondrover werden von den Astronauten benutzt, um sie zu schützen und ihnen zu helfen, wenn sie außerhalb der Mauern des Lagers unterwegs sind. Jedes Modul ist von der Hauptbasis durch innere Schleusen getrennt, die im Falle eines Hüllenbruchs die Besatzung abdichten und am Leben erhalten können. Die Basis verfügt auch über ein zentrales Luftreinigungs- und -zirkulationssystem, das jedoch isoliert werden kann, um im Falle eines Hüllenbruchs einige oder nur ein Modul überlebensfähig zu halten. Die einzigen Module, die über ein eigenes Belüftungssystem verfügen, sind die Werkstatt, das Wissenschaftslabor und der Eingang. Dies geschieht für den Fall, dass diese Räume kontaminiert oder toxisch werden und verhindert, dass diese Luft in der gesamten Basis zirkuliert. Die Basis verfügt auch über Luftfiltersysteme, um zu verhindern, dass die Besatzung schädliche Gase und Partikel einatmet, denn Mondstaub enthält Silikat, das in großen Mengen eingeatmet Lungenschäden verursachen kann. Alle Hochenergieprozesse sind von den Wohnmodulen getrennt, was im Falle eines katastrophalen Ausfalls die Zerstörung der gesamten Basis verhindern kann. Die Rohre, die die Produkte dieser Prozesse zur Basis transportieren, sind ebenfalls mit druckaktivierten Ladungen versehen, die im Falle eines Druckstoßes das Rohr durchbrechen und so eine Beschädigung der Basis verhindern.
Das Mondcamp wird seine Energie hauptsächlich von der Sonne beziehen, und zwar mit Hilfe von 99 schwenkbaren Solarpaneelen, die um die Basis herum angebracht werden und tagsüber Strom erzeugen, um die Basis mit Energie zu versorgen und nachts Lithium-Ionen-Batterien für die Basis aufzuladen. Diese Solarmodule werden maximal 135,63 kW erzeugen, was bedeutet, dass die Solarmodule in 12 Stunden insgesamt 5,86 MJ erzeugen.
Luft wird auf verschiedene Weise erzeugt, von der Wasserspaltung bis zum FFC-Cambridge-Verfahren; die Luft in den Modulen enthält keinen Stickstoff, da der Mensch ihn nicht zum Leben braucht. Sauerstoff wird erzeugt, indem aus Eis geschmolzenes Wasser in eine Elektrolysekammer geleitet wird, um es in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten. Der Wasserstoff wird zu Speichertanks transportiert, um als Raketentreibstoff verwendet zu werden, und der Sauerstoff wird zur Hauptbasis transportiert. Das FFC-Cambridge-Verfahren ist eher experimentell und produziert ebenfalls Sauerstoff, der als Raketentreibstoff und als Atemluft verwendet werden soll.
Das Wasser wird wiederum durch das Schmelzen von Eisablagerungen gewonnen und entweder zur Herstellung von Sauerstoff verwendet oder in Tanks in der Basis geleitet, um als Trinkwasser verwendet zu werden. Das Wasser wird gefiltert, um Verunreinigungen und nicht trinkbare Moleküle zu entfernen, so dass es sicher zu trinken ist. Dieses Wasser wird als Trinkwasser und für andere Systeme verwendet, wobei der größte Teil des Wassers recycelt und erneut gefiltert wird.
Der größte Teil der Lebensmittel wird von der Erde importiert, aber auch auf dem Mond angebaute Pflanzen und Lebensmittel werden verwendet. Die auf dem Mond produzierten Lebensmittel sind nicht die Hauptnahrungsquelle, aber wenn es jemals ein Problem mit dem Transport von Lebensmitteln von der Erde gibt, kann die Besatzung mit den auf dem Mond angebauten Produkten überleben.
Die von den Astronauten produzierten organischen Abfälle können kompostiert oder als Dünger für die wachsenden Pflanzen verwendet werden. Wir würden auch gerne Müll-zu-Gas-Reaktoren einführen, mit denen Müll in Gas umgewandelt werden kann, das die Besatzung im Gebäude oder für die Rover wiederverwenden kann, da die Reaktoren einen thermischen Abbauprozess zur Umwandlung von Abfall in Gas nutzen. Luft- und Wasserfilter würden ebenfalls eingesetzt, um die Abfallmenge zu begrenzen. Flüssige Abfallprodukte werden gefiltert und recycelt, um die Belastung der Wasserproduktionssysteme zu minimieren und Energie zu sparen. Sauberes Wasser, das durch die Systeme geflossen ist und nicht getrunken werden kann, wird für Toiletten und die Bewässerung von Pflanzen verwendet.
Wir werden Kommunikations-Arrays und eine ausfahrbare 4,2-Meter-Parabolantenne mit hoher Verstärkung verwenden, um Nachrichten an den Queqiao-Relais-Satelliten zu senden, der die Kommunikation mit der Erde ermöglicht. Der Queqiao-Relais-Satellit ist ein Satellit, der auf einer L2-Halo-Umlaufbahn gestartet wurde, wo er sich in der perfekten Position befindet, um problemlos Kommunikation vom Mond zur Erde und umgekehrt zu senden. Der Grund dafür ist, dass diese Position der einzige Ort ist, an dem er Zugang zur anderen Seite des Mondes hat und dennoch die Erde erreichen kann, ohne befürchten zu müssen, dass der Mond seine Übertragungen blockiert. Die Übertragungen von Queqiao können mit anderen LEO-Satelliten in Kontakt gebracht werden, um die Nachrichten an das gewünschte Unternehmen weiterzuleiten.
Wir brauchen auch Kommunikation auf dem Mond. Daher werden einfache Funkgeräte installiert, die nicht nur die Kommunikation mit den Astronauten, sondern auch mit anderen Mondbasen ermöglichen.
Die Themen, auf die sich unsere Forschung konzentrieren wird, sind die Umwelt mit geringer Schwerkraft und die Geologie. Da diese beiden Themen den Schwerpunkt des Stützpunkts bilden, wird das Sammeln von Informationen über diese Themen die oberste Priorität bei der Nutzung der Forschung sein. Mit Hilfe von Bohrungen werden Eis und Boden gesammelt, die dann im Lager weiter untersucht und erforscht werden können. Diese Experimente können durchgeführt werden, um mehr Daten über bestimmte Bereiche zu erhalten, z. B. über die Bestandteile des Bodens, wie sich die Strahlung auf die Elemente auf dem Mond auswirkt, wie viele Informationen aus Boden- und Eisproben, die auf die Entstehung des Sonnensystems zurückgehen, geborgen werden können und sogar, wie sich der Anbau von Pflanzen auf dem Mondboden angesichts der unterschiedlichen Bodenbeschaffenheit verhält.
Das in die Basis eingebaute Fitnessstudio dient zwar zur Unterstützung der körperlichen und geistigen Verfassung der Astronauten, wird aber auch dazu dienen, Informationen darüber zu sammeln, wie sich die geringe Schwerkraft auf den menschlichen Körper auswirkt. Auf diese Weise können auch Informationen darüber gewonnen werden, wie die Routine eines Menschen durch diese besondere Veränderung der Umgebung beeinflusst wird, und es können auch Informationen darüber gewonnen werden, wie die Symptome einer Schwerkraftaffinität bei einer Person zu vermuten sind, je nachdem, wie sich ihr Körper körperlich verhält. Wir werden auch das FFC-Cambridge-Verfahren untersuchen, das sich auf der Erde aufgrund des fehlenden Regoliths noch im Versuchsstadium befindet, auf dem Mond jedoch drastische Fortschritte machen wird. Dieser Prozess wird dazu beitragen, in Zukunft größere Mondbasen zu errichten, da er Baumaterialien vor Ort auf dem Mond produziert.
Um die Astronauten auf die bevorstehende Mondmission vorzubereiten, möchten wir die folgenden Punkte in ihr Trainingsprogramm aufnehmen;
Lassen Sie die Kandidaten gründlich über die Bedingungen, das zu erwartende Umfeld und die Art der Probleme sowie die Lösungen, die während der Abwesenheit auftreten können, unterrichten.
Lassen Sie Drills, Übungen und dann allgemeine Tests in Mondumgebungsszenarien durchführen, die in Simulatoren genau die Probleme zum Leben erwecken, von denen in der Nachbesprechung die Rede ist.
Integrieren Sie Unterwasser-/Schwimmbadtraining in ihr Trainingsprogramm. Schwimmbäder können das Gefühl der geringen Schwerkraft simulieren, an das sich die Astronauten vor ihrem Aufbruch zum Mond gewöhnen müssen. Durch Übungen, Spaziergänge oder einfaches Schweben im Wasser können sie sich an das Gefühl der geringen Schwerkraft gewöhnen und mit der Zeit lernen, wie sie sich mit ihren Anzügen darin bewegen können. Dies hat sich als hilfreich erwiesen, da die Astronauten, die sich auf die Apollo-Missionen vorbereiteten, das gleiche Training absolviert hatten.
Bauen Sie eine Übungsbasis. Die Sicherheitsprotokolle können in der Übungsbasis durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass niemand im Team erstarrt und dass jeder weiß, wie er sich im Notfall verhalten soll. Sie bieten den Bewerbern die Möglichkeit, sich mit den Labors und Werkstätten vertraut zu machen und gleichzeitig die Wohnräume zu besichtigen, um sich an die Einrichtung zu gewöhnen.
Training in Langzeitisolation. Die Besatzungen werden darin geschult, zusammenzuarbeiten und sich in Langzeitisolation in einer Scheinbasis zusammenzuschließen, um den sozialen Aspekt und die Herausforderungen des Alleinseins zu simulieren.
Wir werden einen Rover verwenden, um Astronauten zu und von Missionsstandorten, anderen potenziellen Lagern, Bergbaustandorten oder einfach nur zur Erkundung des Landes zu fahren. Der Entwurf für unseren Rover sieht vor, dass das Fahrzeug Solarenergie nutzt, um Energie zu erzeugen, sowie ein Ladegerät, das mit der Hauptbasis verbunden ist, um die Maschine mit Strom zu versorgen. Was die Art und Weise betrifft, wie wir zwischen dem Mond und der Erde hin- und herreisen würden, sind wir bei der Verwendung von wiederverwendbaren Raketen wie dem SpaceX Starship gelandet, um die Reise zu unternehmen. Das ist eine großartige Idee, denn die Raketen könnten sowohl auf der Erde mit den dortigen Ressourcen als auch auf dem Mond mit Wasserstoff und Sauerstoff betankt werden, die aus dem dort gesammelten Mond-Eiswasser gewonnen werden. Es würden auch Raumanzüge bereitgestellt, mit denen die Astronauten die Mondlandschaft zu Fuß durchqueren könnten. Die EVA-Zeit wäre jedoch wegen der Strahlenbelastung begrenzt.
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