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.
INS VILADECAVALLS Terrassa-BARCELONA Spanien 17 3 / 0 Englisch
3D-Konstruktionssoftware: Fusion 360
https://sites.google.com/iesviladecavalls.cat/tellus-mooncamp-challenge-2223/
Das Camp beginnt mit einem ersten Eingang, der zu einem Gang führt, in dem man sich von den schädlichen Partikeln auf dem Mond entgiften kann. Danach kommt der Anzugsraum, gefolgt von einem weiteren Gang, der zum Hauptraum führt. Der Hauptraum verfügt über hermetische Sicherheitstüren und ist außen sechseckig, innen jedoch leicht rund, um die Sauerstoffkonzentration und den Druck zu verbessern. Wir haben uns für die sechseckige Form entschieden, da sie die Raumausnutzung maximiert.
Jede Seite des Sechsecks führt zu einem anderen Raum mit zusätzlichen Türen für die Sauerstoffsicherheit: das Labormodul, das Gewächshausmodul, das Kommunikationsmodul, das Wohnmodul (mit den Modulen Schlafzimmer, Bad, Esszimmer und Küche) und das Modul Bauwerkstatt mit einem Fahrzeugdekontaminationsbereich.
Draußen haben wir eine Antenne für die Kommunikation gebaut und Sonnenkollektoren installiert. Sie finden dort auch die Mondfahrzeuge und das Raumschiff, mit dem wir von der Erde zum Mond gereist sind.
Ziel unserer Mission ist es, eine Vorläuferbasis zu errichten, die bis zu acht Personen für künftige Mondmissionen beherbergen kann. Gleichzeitig wird die Basis die Erforschung der Zusammensetzung des Mondbodens, einschließlich des möglichen Vorhandenseins von gefrorenem Wasser und Mineralien, erleichtern und verschiedene wissenschaftliche Experimente in der einzigartigen Umgebung mit niedriger Schwerkraft des Mondes (die Oberflächengravitation beträgt 1,62 m/s² im Vergleich zur Schwerkraft der Erde von 9,81 m/s²) ermöglichen. Diese Untersuchungen werden unser Verständnis von Materialien, Technologien und biologischen Systemen in der Mondumgebung vertiefen und Informationen für künftige Erkundungs- und Besiedlungsbemühungen liefern. Die wissenschaftlichen Ziele stehen im Einklang mit den umfassenderen Zielen der Monderkundung, einschließlich der Verbesserung unseres Verständnisses der Ursprünge des Mondes, seiner Geologie und seines Potenzials für die Erforschung und Besiedlung durch den Menschen.
Der vorgeschlagene Standort für das Mondlager ist das Meer der Stille aufgrund seines großen, flachen Geländes, das sich für die Landung von Raumfahrzeugen und den Bau einer Basis eignet. Wir haben festgestellt, dass dieser Standort die beste Kombination aus Zugänglichkeit, wissenschaftlichem Potenzial und Betriebssicherheit bietet.
Einer der wichtigsten Faktoren waren die Strahlungswerte, da die Strahlung je nach Standort stark variieren kann: Die Strahlungswerte im Meer der Ruhe gelten im Vergleich zu anderen Gebieten auf dem Mond als relativ niedrig, was es zu einem sicheren Standort für unsere Mission macht.
Die Wahl des idealen Standorts hängt jedoch auch von den Zielen der Mission ab. Wenn zum Beispiel nach gefrorenem Wasser auf dem Mond gesucht werden soll, könnten die Krater Nobile oder Clavius in den südlichen Polarregionen besser geeignet sein.
Die Mondbasis besteht aus fünf Modulen: einem Wohnmodul, in dem sich die Astronauten in ihrer Freizeit ausruhen können, einem Anzugsraum und mehreren Röhren, die die verschiedenen Module miteinander verbinden. Die Module werden auf der Erde gebaut und mit dem Raumschiff Starship von SpaceX zum Mond transportiert. Auf der Oberfläche angekommen, wird ein Rover die Module an den vorgesehenen Standort der Basis transportieren. Nach dem Bau werden die Module mit Mondmaterial bedeckt, um sie vor Weltraummüll und kalten Temperaturen zu schützen.
Es ist wichtig zu wissen, dass die Umwelt auf dem Mond ganz anders ist als auf der Erde, mit rauen Temperaturen, die je nach Standort zwischen -173°C und 127°C liegen können. Außerdem gibt es auf dem Mond keine Atmosphäre, die die Astronauten vor Strahlung schützt, was ein Risiko für sie darstellt. Daher müssen die für den Bau der Mondbasis verwendeten Materialien sorgfältig ausgewählt werden, um sicherzustellen, dass sie den extremen Bedingungen auf dem Mond standhalten und die Astronauten vor Schaden bewahren.
Um sicherzustellen, dass die Basis für die raue Mondumgebung geeignet ist, wird sie aus leichten Materialien wie Aluminium für die Wände gebaut, wobei zwischen den Wänden eine Wärmeisolierung angebracht wird, um Wärmeverluste zu verhindern. Die Tür des Gewächshausmoduls und einige Türen werden aus Methacrylat gefertigt, einem Material, das leicht und haltbar genug ist, um der rauen Mondumgebung standzuhalten.
Unsere Mondbasis ist so konzipiert, dass sie den Astronauten, die sie bewohnen, in einer äußerst feindlichen Umgebung umfassenden Schutz bietet. Auf dem Mond gibt es keine Atmosphäre und keinen Schutz vor kosmischer und solarer Strahlung, so dass die Basis einen Schutz vor diesen Bedrohungen bieten muss. Aus diesem Grund besteht die Struktur der Basis größtenteils aus lunarem Material, was sie widerstandsfähiger und weniger kostspielig macht. Darüber hinaus verfügt die Basis über ein fortschrittliches System hermetischer Türen, die sich bei einem Luftaustritt oder in Notfällen automatisch schließen.
Um die Astronauten vor den niedrigen Temperaturen auf dem Mond zu schützen, wird die Basis mit einer Reihe von Wärmedämmstoffen in den Wänden und in der Außenverkleidung ausgestattet sein. Diese Materialien werden dazu beitragen, die Wärme im Inneren der Basis zu halten und das Eindringen der Mondkälte zu verhindern. Die Basis wird auch über fortschrittliche Heiz- und Kühlsysteme verfügen, um eine angenehme Temperatur für die Astronauten zu gewährleisten.
Darüber hinaus wird die Basis so konzipiert, dass die Solarenergie, die auf dem Mond eine reichlich vorhandene und kostenlose Energiequelle ist, optimal genutzt werden kann. An der Außenseite der Basis werden Solarpaneele installiert, die die notwendige Energie für den Betrieb der Basis und für die Ausrüstung der Astronauten liefern werden. Die Basis wird auch über Wasser- und Luftrecycling-Systeme verfügen, um die Nachhaltigkeit des Lebens auf dem Mond zu gewährleisten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass unsere Mondbasis eine robuste und widerstandsfähige Struktur ist, die den Astronauten, die sie bewohnen, in einer schwierigen und feindlichen Umgebung vollständigen Schutz bietet.
Wasser ist eines der wichtigsten Dinge zum Überleben, deshalb wird Wasser auf dem Mond knapp sein. Um Wasser zu gewinnen, wird unsere Basis den Urin der Astronauten filtern, und dieses Wasser kann zum Trinken und für den Anbau verwendet werden. Wir können auch Wasser aus dem gefrorenen Eis gewinnen, das in einigen Kratern des Mondes zu finden ist. Bevor jedoch festgestellt werden kann, ob es sicher zu konsumieren ist, werden einige Experimente durchgeführt, um sicherzustellen, dass der Konsum nach der Filterung möglich ist.
Um überleben zu können, brauchen die Astronauten Nahrung, die für einige Monate von der ESA bereitgestellt wird. Danach müssen sich die Astronauten jedoch auf andere Weise mit Nahrung versorgen. Zu diesem Zweck wird unsere Mondbasis über einen Anbaubereich (Gewächshausmodul) verfügen, in dem verschiedene Gemüse und Früchte wie Kartoffeln, Karotten, Tomaten und Mais angebaut werden.
Luft ist zweifelsohne die wichtigste Ressource. Deshalb wird unsere Basis nicht nur Wasser filtern können, sondern auch das von den Astronauten produzierte CO2 und es dank der Mikroalgen in O2 umwandeln, das gleichzeitig eine kleine Menge Sauerstoff erzeugen kann.
Um Energie zu erzeugen und alle elektronischen Geräte in der Basis zum Laufen zu bringen, werden wir die Sonnenenergie nutzen, um mit Hilfe von Sonnenkollektoren, die sich rund um die Basis befinden, Strom zu erzeugen. Diese Energie wird in Batterien gespeichert, für den Fall, dass einige Solarmodule ausfallen oder während längerer Nächte.
Unser Mondlager recycelt alles, was die Astronauten produzieren, um die Umweltauswirkungen auf dem Mond zu minimieren und die Nachhaltigkeit des Lebens auf der Basis zu gewährleisten.
Die Kunststoffabfälle werden zur Herstellung von Filament für den 3D-Druck und zur Fertigung von Werkzeugen und Ersatzteilen auf der Basis verwendet.
Aus Lebensmittel- und Abfallresten wird Kompost hergestellt, der für den Anbau von Pflanzen verwendet wird. Dadurch wird die Notwendigkeit verringert, große Mengen an Lebensmitteln und landwirtschaftlichen Erzeugnissen von der Erde zu transportieren.
Der von den Astronauten produzierte Urin wird gefiltert, in Trinkwasser umgewandelt und in Tanks für den persönlichen Verbrauch und den Anbau gelagert. Darüber hinaus werden auch flüssige Abfälle verarbeitet, um sauberes und sicheres Wasser zu erhalten.
Zusätzlich zu diesen Systemen verfügt die Mondbasis auch über eine Anlage zur Behandlung und Lagerung von gefährlichen Abfällen wie Altbatterien und anderen giftigen Materialien.
Bei den Vorbereitungen für unsere bevorstehende Mondlagermission ist eine der größten Herausforderungen die Aufrechterhaltung der Kommunikation mit der Erde und anderen Mondbasen aufgrund der großen Entfernung. Um diese Herausforderung zu bewältigen, haben wir eine mögliche Lösung für die Aufrechterhaltung der Kommunikation gefunden: die Einrichtung einer Sendestation (mit einer Antenne) im Mondlager, um Funksignale zur Erde und zu anderen Mondbasen zu senden und zu empfangen.
Es ist wichtig, die Zeitverzögerung bei der Kommunikation aufgrund der großen Entfernung zu berücksichtigen und entsprechend zu planen, um die Auswirkungen auf den Betrieb der Mondbasis zu minimieren. Wir sollten auch Redundanz in unseren Kommunikationssystemen in Betracht ziehen, um eine kontinuierliche und zuverlässige Verbindung zu gewährleisten.
In unserem Mondlager würde sich die Forschung auf verschiedene wissenschaftliche Themen konzentrieren, darunter Mondgeologie, Schwerelosigkeit, Biologie, Technologie und Robotik. Einige Beispiele für Experimente, die wir durchführen könnten, sind:
Geologie des Mondes: Wir würden die geologischen Merkmale des Mondes untersuchen, etwa die Struktur seines Inneren, die Zusammensetzung seines Bodens und das Vorhandensein wertvoller Mineralien. Wir könnten auch die Gesteine und Böden analysieren, die wir vom Mond mitbringen, um seine geologische Geschichte besser zu verstehen.
Umgebung mit geringer Schwerkraft: Wir würden untersuchen, wie sich die geringe Schwerkraft des Mondes auf Lebewesen, einschließlich Menschen, auswirkt. Wir könnten zum Beispiel untersuchen, wie sich die geringe Schwerkraft auf die Muskeln und das Herz-Kreislauf-System auswirkt.
Biologie: Wir würden untersuchen, ob es auf dem Mond Leben gibt oder ob es Bedingungen gibt, die die Existenz von Leben ermöglichen würden. Wir könnten auch untersuchen, wie sich Pflanzen und Tiere an die Mondumgebung anpassen.
Technologie: Wir würden neue Technologien entwickeln, die uns das Leben und Arbeiten auf dem Mond erleichtern, z. B. Luft- und Wasserversorgungssysteme, Kommunikationssysteme und Fahrzeuge zur Erkundung der Mondoberfläche.
Robotik: Wir würden Roboter einsetzen, um gefährliche Aufgaben wie die Erkundung von Kratern und das Sammeln von Proben durchzuführen. Außerdem könnten wir mit Robotern Experimente in für Menschen schwer zugänglichen Bereichen durchführen.
Astronomie: Wir würden den Kosmos vom Mond aus beobachten, wo das Fehlen einer Atmosphäre und das geringe künstliche Licht genauere Beobachtungen ermöglichen würden.
Unser Astronautentrainingsprogramm für eine Mission zum Mond würde Folgendes umfassen:
Umfassendes physisches und psychologisches Training zur Anpassung an die Lebens- und Arbeitsbedingungen im Weltraum, einschließlich der Mikrogravitation und der Exposition gegenüber kosmischer Strahlung. Besondere Aufmerksamkeit sollte der psychischen Gesundheit und der Stressbewältigung während der Mission gewidmet werden.
Schulung im Umgang mit spezifischer wissenschaftlicher und technischer Ausrüstung wie Raumanzügen, Mondfahrzeugen und Werkzeugen für die Probennahme. Auch Wartungs- und Reparaturschulungen sollten enthalten sein, um mögliche technische Probleme während der Mission lösen zu können.
Schulung der Navigation und des Fahrens von Mondfahrzeugen sowie des Gehens auf dem Mond und des Verlassens des Raumfahrzeugs. Die Besonderheiten der Mondoberfläche, wie z. B. das Vorhandensein von Kratern und Felsen, und die Handhabung des Fahrzeugs unter diesen Bedingungen sollten berücksichtigt werden.
Überlebenskurs im Weltraum, um zu lernen, wie man sich in Notsituationen im Weltraum verhält, z. B. beim Verlust des Raumschiffs oder beim Ausfall kritischer Ausrüstung. Ein Erste-Hilfe-Kurs und ein Kurs zur Herz-Lungen-Wiederbelebung sollten ebenfalls dazugehören.
Ausbildung in Planetenwissenschaften und Geologie, um die Mondumgebung zu verstehen und den wissenschaftlichen Umfang der Mission zu planen. Besondere Aufmerksamkeit sollte der Identifizierung und Sammlung von Gesteinsproben und ihrer anschließenden Analyse im Labor gewidmet werden.
Simulationen von Bodenmissionen, um die Aufgaben und Verfahren zu üben, die bei der eigentlichen Mission durchgeführt werden, einschließlich der Kommunikation mit der Raumstation und der Teamarbeit mit anderen Besatzungsmitgliedern.
Schulung in Kommunikation und Teamarbeit, um eine reibungslose Kommunikation und effektive Zusammenarbeit mit dem Missionsteam und der Raumstation sowie die Koordinierung der Aktivitäten der verschiedenen Besatzungsmitglieder zu gewährleisten.
Für unsere Mondmission werden 4 Fahrzeuge benötigt: 2 Mondrover für Bodenuntersuchungen und die Suche nach Wasser in anderen Kratern sowie 2 Transportfahrzeuge, eines für Menschen und eines für Material. Jeder Rover wird eine Ladekapazität von 250 Kilogramm und eine Reichweite von 150 Kilometern auf dem Mond haben, bei einer Höchstgeschwindigkeit von 18 km/h. Das Personentransportfahrzeug bietet Platz für vier Astronauten, während das Materialtransportfahrzeug über eine Ladekapazität von 1,5 Tonnen und ein Hebesystem zum effizienten Be- und Entladen von Material verfügt. Alle Fahrzeuge werden mit der SpaceX-Starship-Rakete zum Mond transportiert und mit einem ausfahrbaren Kran ausgestattet sein. Jedes Fahrzeug wird mit fortschrittlicher Kommunikations-, Navigations- und Sicherheitstechnologie ausgestattet sein, um die Effektivität und Sicherheit der Mission zu gewährleisten. Wir haben speziell einen der genannten Rover entwickelt.
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