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.
III Liceum Ogólnokształcące im. Marynarki Wojennej RP w Gdyni Gdynia-Pomorskie Polen 14, 17, 18 5 / 1 Englisch
3D-Konstruktionssoftware: BlenderKit
Lunar Exploration Mission (LEM) Moon Camp ist nach einem Pionier des Science-Fiction-Genres in Polen benannt - Stanisław Lem.
Die Basis wird am Südpol des Mondes, am Rande des Shoemaker-Kraters, errichtet, um die dort vorhandenen Ressourcen zu nutzen. Die Basis ist in Module unterteilt, darunter ein Schlaf- und Entspannungsbereich, ein Fitnessraum, eine Küche, eine Missionskontrolle, eine medizinische Station und ein Labor für die Durchführung von Experimenten. Zusätzlich werden in späteren Phasen der Mission eine aeroponische Gewächshauskuppel, ein Schwerkraftlabor und ein Schuppen für Doglike GLIMPSE-Roboter gebaut.
Das Ziel unserer Mission ist die wissenschaftliche Forschung. Es werden Experimente in den Bereichen Biologie, Planetenforschung, Geologie und Physik durchgeführt. Außerdem werden wir die körperliche und geistige Gesundheit der Astronauten im Hinblick auf künftige Weltraumerkundungen überwachen.
LEM wird einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung der Monderkundung und -wissenschaft leisten. Aufgrund des Designs der Basis wird die Mission in der Lage sein, sich von einer einzelnen Basis zu einer Mondkolonie zu entwickeln, was möglicherweise den Start für eine zukünftige Mondkolonie darstellt.
Die Vision des LEM Moon Camps ist das Experimentieren mit nachhaltiger und internationaler Monderkundung.
Der Hauptzweck von LEM ist wissenschaftlich, nämlich die Durchführung von Experimenten in den Bereichen Biologie, Physik und Genetik. Außerdem werden wir den Nutzen von In-situ-Ressourcen wie gefrorenem Wasser testen, das eine kostengünstige Lösung für eine längere Anwesenheit auf dem Mond sein könnte. Ein weiteres Ziel ist es, die einzelne Basis in Zukunft in eine Mondkolonie umzuwandeln.
Unser zweites Ziel ist die Bildung. Die Astronauten werden kurze Videos aufnehmen, die ihr Leben auf dem Mond zeigen. Diese werden später für die Weltraumerziehung und zur Steigerung der Popularität in den sozialen Medien genutzt (wir werden sogar das erste TikTok vom Mond aus machen!).
Als Standort wählten wir den Rand des Shoemaker-Kraters (etwa Lat: -88,48°, Lon: 76,20°).
Alle Daten stammen von der LROC-Website: https://quickmap.lroc.asu.edu/ [Zugriff am 18.04.23]
Materialien
Techniken und Designauswahlen
Quellen
100% des Modells ist unser Design. Einige Materialien wurden von der BlenderKit freien Datenbank genommen.
Für Plakate, die innerhalb unserer Basis verwendet werden:
Strahlung
Eine Schicht aus Blei und elektromagnetischen Abschirmungen wird den Gesamtschutz gegen Strahlung und elektromagnetische Störungen gewährleisten. Die Tunnel zwischen den Modulen werden zum Schutz mit Regolith bedeckt. Die Kuppel hingegen wird aus Bleiglas bestehen, das einen guten Schutz vor Strahlung bietet. Darüber hinaus werden wir die Strahlungswerte in der Basis mit Geigerzählern ständig überwachen.
Meteoriten
Allgemeine Erhebungen und Statistiken zeigen, dass Meteoriteneinschläge nicht so häufig vorkommen, und wenn, dann sind es Mikrometeoriten. Die Schicht, die vor Strahlung schützt, sollte einen Basisschutz gegen solche bieten. Zusätzlich werden wir spezielle Schilde für einen erweiterten Schutz gegen Mikrometeoriten verwenden.
Wärmeableitung und große Temperaturunterschiede
Die Wände des Sockels müssen eine ausreichende Wärmedämmung aufweisen, um die Temperatur im Inneren relativ konstant zu halten. Dies kann größtenteils durch eine Strahlungsschutzschicht gewährleistet werden, und darüber hinaus wird es eine dünne Isolierschicht sowie eine Schicht zum Schutz vor Wärmeübertragung durch Strahlung (d. h. Infrarot) geben. Darüber hinaus werden halbdurchlässige Photovoltaik-Paneele im Glas der Kuppel angebracht, um Strom zu erzeugen und vor hohen Temperaturen während des Mondtages zu schützen.
Mondstaub
Zum Schutz vor Mondstaub, d.h. sehr feinen Silikaten und anderen Verbindungen, die für den Menschen potenziell schädlich sein können, werden wir in den Schleusen ein Luftfiltersystem einsetzen. Um die Photovoltaik-Paneele davor zu schützen, dass sich dieser Staub auf ihnen ablagert, werden sie ihren Neigungswinkel ändern und den Staub ableiten können.
Wasser
"Aqua factorem"-Methode zur Wassergewinnung
Das Wasser wird über Algenbioreaktoren und das MELiSSA-System recycelt, wodurch ein geschlossenes System gewährleistet wird.
Rover sucht und kartiert Mundeis, Chemikalien und unterirdisches Gestein, das die Ausgrabung behindert
Spektrometer analysiert Bodenproben aus verschiedenen Tiefen auf Wasser
Er bohrt sich unter die Mondoberfläche und fördert große Mengen Regolith ab.
Transportroboter setzt den Bagger ein und liefert Regolith
Lebensmittel
KI überwacht die Daten im Inneren des aeroponischen Gewächshauses (Temperatur, CO2-Gehalt, Luftfeuchtigkeit, Lichtwellenlänge und Wachstumszyklen) und passt sie dann an, um die Umgebung für den Anbau verschiedener Gemüse zu optimieren.
Zugabe von 100 mg Gamma-Aminobuttersäure (GABA) zu Gemüse (wie Toscano Kale) zur Verringerung von Angstzuständen
Algorithmen der am Körper getragenen, interzeptiven Technologie analysieren Daten (Herzfrequenz, Schlafzyklus, körperliche Bewegung, Gewichtsveränderung, Wasseraufnahme), um spezielle individuelle Nährstoffe zu berechnen
3D-gedrucktes Essen, das auf den Kalorien- und Nährstoffbedarf von Astronauten zugeschnitten ist, unterstützt traditionelle Kochmethoden
Die Astronauten bereiten die Mahlzeiten gemeinsam zu, essen sie und putzen sie anschließend, um die Beziehungen zu stärken.
Dank des 3D-Drucks können Astronauten ihre kulturellen/religiösen Mahlzeiten genießen.
Luft
Die Atmosphäre der Basis wird ständig umgewälzt und gereinigt, wobei Kohlendioxid entfernt und Sauerstoff durch den bereits erwähnten Bioreaktor in einem geschlossenen Kreislauf wieder zugeführt wird.
Um Sauerstoff zu gewinnen, verwenden wir konzentrierte Solartechnik (wir brauchen einen kleinen Reaktor, eine Dichtung an der Außenseite und eine Fresnellinse), um Regolith zu schmelzen. Elektroden im Inneren des Reaktors trennen die Metalle vom Sauerstoff, und unter Aufrechterhaltung eines niedrigen Drucks ziehen wir den Sauerstoff aus dem System und speichern ihn in Druckgastanks.
Strom
Der Strom wird mit Hilfe von Solarzellen auf dem Dach und im Glas der Kuppel erzeugt. Diese Energie wird in einem geschlossenen System aus Wasserstoff-Brennstoffzellen und Batterien gespeichert, um die Sicherheit zu erhöhen und die Möglichkeit eines Stromausfalls zu minimieren. Wir haben uns für Brennstoffzellen entschieden, weil ihr Brennstoff modular in externen Tanks gelagert werden kann, was eine leichte Lösung für das Energiespeicherproblem darstellt.
Menschlicher Abfall
Urin und Fäkalien werden in einer Abfallbehandlungseinheit, ähnlich dem Wasserrecyclingsystem auf der Internationalen Raumstation (ISS), und einem Bioreaktor behandelt und aufbereitet, um Wasser und feste Abfälle zu produzieren, die sicher gelagert oder entsorgt werden können
Fäkalien werden durch 3D-Druck in Biokunststoffwerkzeuge verwandelt
Recycling
Mithilfe des 3D-Drucks können wir bestimmte Kunststoffe oder Metalle für neue Werkzeuge wiederverwenden.
Durch anaerobe Kompostierung verwandeln wir die organischen Abfälle in fruchtbaren Boden, der Wärme, CH4 und Methangas erzeugt, die unsere Raketen antreiben können.
Lagerung
Radioaktive oder gefährliche Materialien müssten in speziell konstruierten Behältern gelagert werden, um eine Kontamination der Mondumgebung zu verhindern.
Darüber hinaus wird ein Kennzeichnungssystem deutlich machen, woraus alles besteht, wie es als Abfall entsorgt werden kann oder wie es wiederverwendet werden kann.
Auf der Basis wird eine Antenne für das Ultrakurzwellenband mit Rundstrahlcharakteristik angebracht, die für die lokale Kommunikation mit den Astronauten bei Einsätzen außerhalb der Basis und für die Übertragung von Daten von Messstationen oder anderen externen Geräten verwendet wird. Diese Methode wird nur innerhalb des Horizonts verwendet.
Wenn wir mit einer Station, einem Rover oder einem Sensor kommunizieren müssen, der jenseits des Horizonts liegt, verwenden wir die Methode Mond-Erde-Mond. In diesem Fall kann die Erde als Relais genutzt werden, wodurch fast die gesamte Halbkugel des Mondes abgedeckt wird.
Der Punkt, an dem sich die Basis befindet, ermöglicht eine direkte, permanente Kommunikation mit der Erde über Richtfunkantennen. Eine solche Verbindung ist aufgrund der verwendeten Frequenz ziemlich störungsresistent und benötigt keine hohe Leistung.
Der Hauptzweck von LEM ist die Erforschung biologischer Experimente und die Erkundung von Lavaröhren. Es werden mehrere Experimente vorgeschlagen:
Die Auswirkungen auf Pflanzen und Pilze. Lebensformen passen sich gerne an neue Bedingungen an, so dass wir wahrscheinlich einige Mutationen sehen werden. Mögliche Exemplare wären radiotrophe Pilze wie Cladosporium sphaerospermum oder Cryptococcus neoformans.
Biologische Modifizierung des Überlebens von Pflanzen und Pilzen. Zu den biologischen Verbesserungen könnte eine verstärkte Melaninproduktion gehören. Die Überlegenheit der biologisch veränderten Organismen und ihre Auswirkungen auf die Essbarkeit der Pflanzen würden getestet.
Erprobung der DNA-Speicherung auf dem Mond. Eines Tages könnten wir den Mond als Arche für genetisches Material nutzen, denn es ist besser, wichtige Informationen an verschiedenen Orten zu speichern.
Unsere Basis würde in der Nähe eines potenziellen Abschnitts von Lavaröhren errichtet, was die Möglichkeit eröffnen würde, diese mit hundeähnlichen GLIMPSE-Robotern zu erkunden. Diese Roboterbesatzung würde Strahlung und Temperaturen im Inneren aufzeichnen sowie geologische Aspekte dieser Höhlen wie Wandstruktur und -zusammensetzung untersuchen. Die Roboter würden auch nach potenziellem Wasser suchen. Die Mission würde aus mehreren Robotern bestehen, die verschiedene Aufgaben erfüllen und eine zusammenhängende Einheit bilden.
Diese Experimente liefern wertvolle Daten für spätere Missionen und Siedlungen, die einen neuen Wirtschaftszweig erschließen würden.
Außerdem wird eine Studie über die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen im Funkspektrum in einer Umgebung ohne Atmosphäre durchgeführt. Bei diesem Experiment wird untersucht, wie weit sich eine Funkwelle in einer Umgebung ausbreiten kann, in der es keine Reflexionen und Brechungen der Welle geben kann. Durch die Durchführung dieses Experiments kann die maximale Entfernung zwischen einer Mondbasis und einer anderen Basis- oder Vermessungsstation, einem möglichen Relais oder einem Mondfahrzeug ermittelt werden, so dass Informationen zwischen ihnen stabil übertragen werden können.
Umweltbildung
Die Astronauten werden isoliert und für einen langen Zeitraum in extreme polare Umgebungen gebracht (z. B. in die gefrorene kanadische Tundra oder in ein Mondhabitat in den Schweizer Alpen), um ihr Expeditionsverhalten zu üben.
In der Wildnis erhalten sie spontane Aufgaben, wie z. B. ihr Lager zu verlegen, Nahrung und Vorräte, die an zufälligen Stellen abgeworfen werden, zu sammeln und zum Lager zurückzubringen.
In dem Mondhabitat, das unserem Mondcamp ähneln wird, werden sie alltägliche Routinen durchführen, die auf früheren ESA/NASA-Missionen basieren, aber sie werden auch spontane Aufgaben erhalten, um ihre Fähigkeit zur Improvisation unter schwierigen Bedingungen zu entwickeln.
Die Astronauten werden an den CAVES-Kursen (Cooperative Adventure for Valuing and Exercising human behaviour and performance Skill) der ESA teilnehmen.
Technische Ausbildung
Die Astronauten werden den Mondspaziergang trainieren, das Mondlager zusammenbauen, Regolith-Proben sammeln und Experimente in einem Becken durchführen, das die niedrige Schwerkraft und die Lichtverhältnisse auf dem Mond simulieren soll. Die Erde am Boden des Beckens wird dem Mondboden nachempfunden sein.
Sie werden auch in der virtuellen Realität trainieren, um den Roboterbetrieb, das Massenhandling und die gesamte Mission von der Startvorbereitung bis zur Landung zu simulieren. Die virtuelle Realität wird es ihnen ermöglichen, während der Quarantäne vor dem Start zu trainieren.
Geowissenschaften
Die Astronauten werden an dem Pangea-Kurs teilnehmen, um sich Kenntnisse in den Bereichen Geowissenschaften, Planetenforschung und Astrobiologie anzueignen, die erforderlich sind, um "wissenschaftlich relevante Proben im Feld zu identifizieren und zu dokumentieren und mit der Bodenkontrolle in effizienter und geologisch korrekter Sprache zu kommunizieren".
Flugausbildung
Die Astronauten werden in Flugzeugen mit reduzierter Schwerkraft trainieren, um die Bedingungen zu simulieren, die sie während ihres Fluges zum Mond erleben werden.
Psychologische Ausbildung
Die Astronauten werden an einem Achtsamkeitstraining teilnehmen, das ihnen helfen soll, die Isolation und den Stress zu bewältigen.
Das Team nimmt an einer Gruppentherapie teil, um an der Kommunikation, möglichen Konfliktbereichen und dem effektiven Umgang damit zu arbeiten.
Die Basis wird mit einer Rakete mit einem Durchmesser von mindestens 14 Metern in die Mondumlaufbahn gebracht. In der Umlaufbahn wird jedes Landegerät auf die vorgesehenen Landeplätze abgesetzt. Zunächst würde die Besatzung die Mondoberfläche mit normalen leichten Rovern durchqueren, aber wenn die Basis weiter fortgeschritten ist, werden die Astronauten auf den Desert RATS-Rover umsteigen. Das Regolith für die Gewinnung von Wasserstoff, Sauerstoff und Mineralien wird von dem autonomen Rover transportiert werden. Zusätzlich werden wir die bereits erwähnten GLIMPSE-Roboter in Kombination mit Transport-Rovern für die autonome Erkundung einsetzen.
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