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.
Nationale Hochschule für Informatik Tudor Vianu Bukarest-Bezirk 1 Rumänien 16 2 / 1 Englisch
3D-Konstruktionssoftware: Fusion 360
Xplorer ist eine Mondbasis, die auf die wissenschaftliche Forschung und die Entdeckung von Mondressourcen ausgerichtet ist, die wir später für unsere Experimente oder für das tägliche Leben der dort lebenden Astronauten nutzen können, wie z. B. Wasser in Eiskernen, das als Energiequelle dienen kann und die Astronauten mit Flüssigkeit versorgt.
Im Inneren werden wir versuchen, die Sicherheit der Astronauten zu gewährleisten und gleichzeitig einen Raum zu schaffen, in dem sie ein Leben führen können, das dem auf der Erde so ähnlich wie möglich ist. Die Basis wird in getrennte Bereiche für Nahrung, Arbeit und Ruhe unterteilt sein. Der Lebensmittelbereich wird ein Gewächshaus sein, in dem sie Pflanzen anbauen und später essen werden.
Auf der Xplorer-Mondbasis wird die Energiequelle hauptsächlich durch Sonnenkollektoren gewonnen, und die Verbindung zur Erde wird mit Hilfe eines Radioteleskops hergestellt.
Der Hauptzweck des Mondlagers besteht darin, die Umgebung des Mondes zu verstehen und die dortigen Ressourcen zu nutzen. Wir schließen die Möglichkeit eines Scheiterns nicht aus, aber wir bereiten alles vor, um so lange wie möglich dort zu bleiben und alle Bedingungen zu gewährleisten. Um die Bedingungen auf dem Mond zu erforschen, werden wir im Gewächshaus Arabidopsis-Pflanzen züchten, kleine Pflanzen, die als Modell für die Genomanalyse dienen, und beobachten, wie sie wachsen. Wir werden drei Astronauten entsenden, die in Schichten arbeiten werden, damit sich jeder ausruhen kann und die besten Ergebnisse erzielt werden. Während der Arbeit wird ein Astronaut auf dem Feld und zwei in der Basis sein. Die Aktivitäten werden so organisiert, dass jedes Besatzungsmitglied nach einigen Tagen seine Aufgabe mit einer anderen wechselt; auf diese Weise wird ein Gleichgewicht im Lebensstil der Astronauten aufrechterhalten und es werden auch unterschiedliche Ergebnisse erzielt, die zu genaueren Schlussfolgerungen führen.
Wir halten den Südpol für den idealen Standort für unser Mondlager und haben daher beschlossen, es dort in der Nähe des Shackleton-Kraters zu errichten. Es gibt viele Vorteile, darunter die konstante Beleuchtung, die bei der Stromerzeugung durch die Solarpaneele und auch bei den Forschungen und Experimenten hilft. Ein weiterer Vorteil sind die Eisablagerungen aus den schattigen Kratern, die eine wichtige Wasserquelle darstellen. Auch die Temperatur ist hier günstiger, denn sie ist tagsüber nicht zu hoch, um 100 °C zu erreichen, und nachts nicht zu niedrig, um extreme Werte wie -150 °C zu erreichen.
https://adsabs.harvard.edu/full/1985lbsa.conf…77B/0000078.000.html
Das Design soll sowohl beeindrucken als auch für die Astronauten so nützlich wie möglich sein. Das Xplorer-Camp besteht aus zwei Etagen. Die erste dient als technischer Raum, in dem sich das Gewächshaus, ein Wasserelektrolyseraum und eine Küche mit fließendem Wasser aus dem Wassertank befinden. Im zweiten Stockwerk befinden sich Arbeits- und Ruheräume sowie Sonnenkollektoren, ein Radioteleskop und ein Landeplatz für das Space Shuttle.
Wir werden Schutzschichten über der Basis haben: die äußere Schicht wird 3,5 cm Wolfram sein; Wolfram ist ein Material, das wir anstelle von Blei verwenden wollen, weil es eine geringere Dichte hat, bei höheren Temperaturen widerstandsfähiger ist und nicht so giftig ist wie Blei; es schützt vor Strahlung und auch vor Fragmenten von Meteoriten. Die innere Schicht wird der thermischen Isolierung dienen, und wir haben uns für Aerogel auf Kieselgelbasis mit Kohlenstoff entschieden, ein Material, das aus mehr als 90% Luft besteht und daher eine sehr geringe Dichte aufweist. Wir brauchen eine mittlere Schicht, um die Basis und die Astronauten besser zu schützen, und diese Schicht wird aus einer 10 cm dicken Aluminiumschicht bestehen. Die letzte Schicht, die wir als Mittelschicht verwenden werden, wird ebenfalls aus Mondregolith bestehen. Wir wollten leichte Materialien verwenden, damit sie leichter zu transportieren sind, obwohl die Kosten für die gewählten Materialien höher sind als für andere.
https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.4438
https://descanso.jpl.nasa.gov/monograph/series12/LunarTraj–05Chapter4TransferstoLowLunarOrbits.pdf
Es gibt viele Gefahren auf dem Mond: Strahlung, Temperatur, Staub und Gesteinsbrocken.
Zum Schutz vor Mondmüll und Meteoriten werden wir die Basis mit einer Aluminiumschicht überziehen, obwohl an den Polen die Wahrscheinlichkeit von Staub- und Meteoriteneinschlägen geringer ist. Außerdem wird es ein Radar geben, das den Astronauten helfen wird, Maßnahmen zu ergreifen, wenn sie kurz davor sind, getroffen zu werden.
Um die Strahlung und die verbliebenen Gesteinsfragmente zu schützen, werden wir die Basis mit einer Schicht aus Mondregolith bedecken.
Die Temperaturschwankungen können die Aktivität der Astronauten und auch ihre Gesundheit beeinflussen, daher ist eine weitere Schicht erforderlich. Eine Schicht aus Silica-Aerogel kann unsere Basis thermisch isolieren und hat sehr gute Eigenschaften.
Die Astronauten werden mit ihren Kollegen auf der Erde in Kontakt bleiben, falls etwas passiert und sie Hilfe benötigen.
https://space.nss.org/settlement/nasa/spaceresvol4/human.html
https://www.scientificamerican.com/article/can-a-moon-base-be-safe-for-astronauts/
💧 Wasser
🍴 Lebensmittel
⚡ Leistung
🌬️ Luft
Astronauten brauchen Wasser zum Überleben und für ihre Projekte auf dem Mondzentrum. Da das Wasser von der Erde nicht ausreichen wird, müssen wir Ressourcen vom Mond nutzen. Wir werden das Wasser auf zwei Arten gewinnen: durch Filtern von Mundeiskernen und aus dem Mondboden. Wir haben das Lager am Südpol platziert, daher wird es rund um die Basis ständig schattige Plätze geben, von denen aus wir die Eisvorkommen abbauen und dann filtern können, nachdem das Eis geschmolzen ist.
Die verpackten dehydrierten Lebensmittel, die die Besatzung von der Erde mitbringt, werden einige Zeit reichen, aber nicht ausreichen. Das Essen wird in der Mikrowelle zubereitet, und es wird Beweise für das Essen geben, denn wenn jemand etwas isst, scannt er den Strichcode auf der Verpackung im System. Wir haben über ein Gewächshaus nachgedacht, in dem wir Pflanzen in der Monderde anbauen, damit die Astronauten immer etwas zu essen haben, wenn sie wollen. Wir werden uns für den Anbau von Tomaten, Gurken und Karotten entscheiden, weil sie leicht und schnell zu verarbeiten sind und viele Vitamine enthalten, sowie für Süßkartoffeln wegen ihrer Vitamine und Proteine.
Die Basis ist mit einem System von Sonnenkollektoren ausgestattet, und da in dem Gebiet, in dem wir die Basis errichten werden, eine konstante Beleuchtung herrschen wird, wird dies die Hauptstromquelle sein. Wir wollen auch Strom aus einer Brennstoffzelle gewinnen, aber wir werden viel Wasser brauchen, was wichtig ist, also werden wir weniger Energie mit dieser Methode gewinnen und sie in der Nacht verwenden, wenn das Licht weniger ist.
Für einen längeren Aufenthalt wird Sauerstoff benötigt. Wir werden also versuchen, das Mondregolith in Sauerstoff zu verwandeln. Wie werden wir das tun? Vor dem Einsatz der Elektrolysezelle werden wir das Mondregolith in geschmolzenes Kalziumchlorid legen, wodurch Sauerstoff und Metall entstehen, wir können das Mondregolith mit Wasserstoffgas backen, wodurch Sauerstoff und Wasserstoff entstehen. Die Pflanzen setzen Kohlendioxid frei, weshalb ein Luftfiltersystem eingebaut wird. Durch Erhitzen des Mondgesteins werden Sauerstoffblasen das Kohlendioxid ersetzen. Bei der Wasserelektrolyse benötigen wir viel Wasser, daher werden wir das Löten mit Mondregolith vorziehen.
Im Xplorer-Camp wird alles recycelt, so dass wir uns keine Gedanken über Abfallarten wie Plastik oder Pappe machen müssen. Die Toilettenabfälle hingegen werden verbrannt und in Müllsäcke gepackt, die in Behälter gesteckt werden, aus denen keine Luft entweichen kann.
Die Kommunikation mit der Erde war schon immer wichtig für jede Astronautenbesatzung, da sie eine große Unterstützung bei Störungen oder Notfällen darstellt. Die Kommunikation ist auch der Weg, auf dem die Astronauten ihre Familien sehen oder Videos von sich veröffentlichen können, wie das von Neil Armstrong, der als erster Mensch die Oberfläche des Mondes betrat.
Deshalb haben wir ein Radioteleskop installiert, das die Kommunikation mit der Erde aufrechterhält, indem es auf mehrere Satelliten zugreift.
Einige der Themen, die wir im Xplorer-Camp erforschen möchten, sind Biologie und Geologie. Einerseits werden wir unter Mondbedingungen im Gewächshaus Arabidopsis-Pflanzen züchten, kleine Pflanzen, die ein Modell für die Genomanalyse sind, und beobachten, wie sie wachsen. Zum anderen möchten wir den Mondboden näher betrachten und herausfinden, ob er von Nutzen ist. Abgesehen von diesen Studien ist es natürlich eines unserer Hauptziele, nicht nur auf dem Mond, sondern auch auf anderen Planeten, Lebensformen zu finden.
Wir sind der Meinung, dass die Astronauten auf der Xplorer immer auf jede Situation vorbereitet sein sollten. Daher würden wir in unser Ausbildungsprogramm für Astronauten Mathematik, Physik, Geologie, Materialverarbeitung, Biologie und Orbitaldynamik aufnehmen.
Sie sollten auch für Notfälle geschult werden, z. B. für hohen oder niedrigen Luftdruck oder für Momente des Unbehagens, z. B. in der Mikrogravitation.
Einer der wichtigsten Teile der Ausbildung ist die formale Ausbildung, bei der die Astronauten lernen, wie man eine Raumfähre fliegt und landet, wie man alle Systeme bedient und wie man Fehlfunktionen erkennt.
Neben der formalen Ausbildung sollte das Personal über eine gute körperliche und geistige Verfassung verfügen und in der Lage sein, unter hohem Druck zu arbeiten.
https://www.pbs.org/spacestation/station/training_2.htm
Das von uns gebaute Space Shuttle wird das einzige Raumfahrzeug sein, das die Astronauten benutzen werden, um verschiedene Orte auf der Mondoberfläche zu erkunden.
Wir haben auch darüber nachgedacht, einen Rover hinzuzufügen, haben aber entschieden, dass dies nicht notwendig ist, da die Astronauten-Crew keinen Bedarf hat, sich in der Umgebung des Xplorer-Camps zu bewegen.
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