Mond_Lager

Moon Camp Pioneers-Galerie 2019-2020

In Moon Camp Pioneers hat jedes Team die Aufgabe, mit Fusion 360 ein komplettes Mondlager in 3D 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 beschreiben.

Mannschaft: Flieg mich zum Mond

Stefan-Żeromski-Sekundarschule  Ełk    Polen 17 bis 18 Jahre alt

Externer Viewer für 3d-Projekt

Beschreibung des Projekts

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Beschreiben Sie Ihr Moon Camp-Projekt.

Wir möchten, dass unsere Basis aus drei Modulen besteht, die durch vom Hauptmodul abzweigende Korridore zugänglich sind. Darüber hinaus planen wir den Bau einer Garage für Rover, die dazu dienen soll, eine Regolith-Abdeckung für unsere Basis zu schaffen. Weitere Ausrüstungsgegenstände, die außerhalb des Bunkers untergebracht werden, sind Solarpaneele und Gleichspannungswandler, da Solarpaneele Gleichstrom erzeugen, während alle Geräte in unserer Basis mit Wechselstrom betrieben werden müssen. Das Hauptmodul wird ein Mehrzweckmodul sein - die Astronauten werden dort schlafen, essen, trainieren, sich um ihre sanitären Anlagen kümmern und entspannen. Die übrigen Module werden verschiedenen Zwecken dienen. Eines davon wird als Lagerraum dienen, in dem anorganische Abfälle aufbewahrt werden können. Das andere wird ein Ort für den Anbau von Pflanzen sein. Das letzte Modul dient der Forschung und wird Überwachungssysteme enthalten.

Wo wollen Sie Ihr Moon Camp errichten?

Der Standort unserer Basis wäre der Südpol des Mondes, genauer gesagt der Kraterrand von Shackleton. Nahezu konstantes Sonnenlicht würde die von Sonnenkollektoren gesammelte Sonnenenergie liefern. Das Innere der Krater in diesem Gebiet ist eine Kältefalle, in der sich fossiler Wasserstoff, Wassereis und andere flüchtige Stoffe befinden, was die Möglichkeit eröffnet, diese wertvollen Ressourcen zu gewinnen. Die Nähe von Wassereis in den ständig beschatteten Gebieten um die Basis könnte zur Wassergewinnung genutzt werden. Die Wahl dieses Ortes wäre eine Erleichterung gegenüber den extremen Hitze- und Kälteverhältnissen auf dem Rest des Mondes.

Wie wollen Sie Ihr Mondlager bauen? Beschreiben Sie die Techniken und Materialien, die Sie verwenden würden.

2013 hat die ESA bewiesen, dass der 3D-Druck mit Mondmaterial prinzipiell machbar ist. Unser Team hat beschlossen, diese Idee auszuprobieren. Für die Dauer des 3D-Drucks unserer Basis würden die Astronauten in einer Wohnkapsel leben. Die Konstruktion würde aus vier miteinander verbundenen aufblasbaren Gerüsten bestehen, die in der Form unserer Basis aufgeblasen würden. Vier 3D-Druckerroboter würden Regolith einsammeln und die Konstruktion damit bedecken. In der Zwischenzeit würde der fünfte Roboter mit dem Bau einer Garage zur Aufbewahrung der Rover beginnen. Die meisten Gegenstände in unserer Basis werden im 3D-Druckverfahren hergestellt, da der Transport großer Mengen von Materialien von der Erde aus unwirtschaftlich ist. Wir haben auch nach den leichtesten und gleichzeitig stärksten Materialien gesucht und sind zu dem Schluss gekommen, dass Graphen genau das ist, wonach wir suchen. Es hat eine Dichte von 95% von Stahl und ist etwa 10 Mal so stark. Schließlich entschied sich unser Team für Graphen als unser Hauptmaterial für den 3D-Druck.

Wasser
Lebensmittel
Elektrizität
Luft

Wasser gibt es auf dem Mond nur in Form von Eis. Die Idee unseres Teams, um es zu gewinnen, besteht darin, ein Stück Eis zu entnehmen, es zu schmelzen und zu reinigen. Dann würden wir einen Test durchführen, um festzustellen, ob es trinkbar ist. Eine andere Sache, die wir für wichtig halten, ist die Rückgewinnung von Wasserressourcen. Unser Team möchte die bewährte Lösung verwenden, das am MSFC entwickelte Wasserrecycling-System. Es gewinnt Wasser aus Urin, Mundhygiene und Händewaschen sowie durch Kondensation von Luftfeuchtigkeit zurück. Das gesammelte Wasser wird über Rohrleitungen an alle Module verteilt.

Der größte Teil der Nahrungsmittel wird von der Erde kommen. Natürlich müssten sie vorher gefriergetrocknet und thermisch stabilisiert werden. Die Astronauten müssten ihre Mahlzeiten nur erwärmen, entweder mit warmem Wasser oder mit einem Kocher. Eines der Module der Basis ist für den Anbau von Pflanzen vorgesehen. In der Anfangsphase der Mission wird es vor allem für die Aufzucht von Pflanzen genutzt, die viel Sauerstoff produzieren, aber in der Folgezeit planen wir, eine essbare Pflanzenzucht aufzubauen. Die aus frischen Produkten zubereiteten Mahlzeiten werden die Moral der Besatzung steigern und eine Atmosphäre wie zu Hause schaffen. Die Zubereitung frischer Mahlzeiten wäre mit einem Ofen möglich, der für den Betrieb in einer niedrigeren Schwerkraftstufe ausgelegt ist. Er nutzt nicht nur die Konvektion, sondern auch die Konduktion der Metallwände des Ofens, die die Luft im Inneren erhitzen.

Unser Team war sich einig, dass es die beste Lösung ist, die Mondbasis mit Strom zu versorgen, vor allem wenn man bedenkt, dass unsere Basis in einem Gebiet mit nahezu konstantem Sonnenlicht liegen wird. Unsere Unterkunft ist mit Geräten ausgestattet, die eine enorme Menge an Energie benötigen, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Nach unseren Berechnungen reichen drei Solarpaneele mit einer Leistung von je 4,8 kWp aus, um die gesamte Basis mit ausreichend Strom zu versorgen. Außerdem müssen wir einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler bauen, da die Solarzellen Gleichstrom erzeugen, während alle Geräte in unserer Basis mit Wechselstrom betrieben werden müssen.

Wie bereits erwähnt, wird das Pflanzenmodul in der Anfangsphase der Mission vor allem für den Anbau von Sauerstoff produzierenden Pflanzen verwendet. Wir haben nach Pflanzen gesucht, die so viel Sauerstoff wie möglich produzieren, und unsere Wahl fiel auf Spirulina. Sie ist extrem effizient - 8m^2 dieser Pflanze reichen aus, um eine Person mit Sauerstoff zu versorgen. Unsere Basis ist für drei oder vier Astronauten ausgelegt, so dass 32m^2 ausreichen werden, um die gesamte Besatzung mit Sauerstoff zu versorgen. Der gesammelte Sauerstoff wird mit Stickstoff in einem Verhältnis kombiniert, das dem der Erdluft entspricht, und über Pipelines auf alle Module verteilt.

Wie wollt ihr euer Mondlager bauen? Welche Materialien würden Sie verwenden?

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Die Umgebung auf dem Mond ist für die Astronauten sehr gefährlich. Erklären Sie, wie Ihr Moon Camp sie schützen wird.

Um den Mond sicher zu besiedeln, muss eine Vielzahl von Hindernissen überwunden werden. Die gefährlichsten Faktoren in der Mondumgebung sind Mondstaub, Strahlung, Temperaturschwankungen und Meteoroiden. Unsere Basis wird mit einer Schicht aus Regolith überzogen sein. Die Hülle ist leicht und gleichzeitig unglaublich stabil. Im Inneren sind die Astronauten vor Meteoriten, Strahlung und hohen Temperaturschwankungen geschützt. Leider ist es bei dieser Mission nicht möglich, die meiste Zeit im Inneren der Basis zu verbringen. Deshalb haben wir uns etwas einfallen lassen, um die Astronauten außerhalb des Bunkers zu schützen. Um zu verhindern, dass Mondstaub die Basis verunreinigt, würden wir an allen Eingängen Luftschleusen installieren. Die Raumanzüge der Astronauten, die die Basis wieder betreten, müssten in den Schleusen verbleiben. Die Zeit für Weltraumspaziergänge wäre wegen des schlechten Schutzes vor Strahlung und Temperatur begrenzt. Mit der Zeit wird sich die Qualität der Raumanzüge verbessern und die Besatzung wird mehr Zeit im Freien verbringen.

Beschreiben Sie einen Tag auf dem Mond für Ihre Moon Camp Astronautencrew.

Ein von unserem Team beschriebener Tag spielt in einem fortgeschrittenen Stadium unserer Mission. Der Astronauten-Crew ist es bereits gelungen, mit Hilfe eines Hydrokultur-Systems erfolgreich essbare Pflanzen anzubauen. Alle Module des Bunkers sowie die Solarpaneele und die Garage sind inzwischen ebenfalls installiert. Ein guter Tag beginnt mit einem leckeren Frühstück, und das gilt auch für unsere Crew. Ein Astronaut bereitet Schinken-Käse-Sandwiches mit frischem Salat aus der Pflanzenzuchtkammer zu. Währenddessen überprüft der Rest der Mannschaft die lebenserhaltenden Systeme und räumt die Basis auf. Danach versammeln sie sich im Hauptmodul, um gemeinsam zu essen. Nach dem Essen haben sie etwas Freizeit, um sich zu entspannen. Unsere Basis bietet eine breite Palette von Möglichkeiten, sich zu entspannen, wie z. B. E-Books, Filme, Kochen mit modernster Technologie und sogar Videospiele. Die Gravitationsbeschleunigung auf dem Mond ist etwa sechsmal geringer als auf der Erde, so dass die Astronauten trainieren müssen, um Muskelschwund zu vermeiden. Der Besatzung stehen drei Arten von Trainingsgeräten zur Verfügung: ein Laufband, ein stationäres Fahrrad und eine Trainingsbank mit Hanteln. Nachdem die Besatzung einige Zeit damit verbracht hat, sich zu erholen, führt sie nun 2,5 Stunden lang Übungen durch. Nach dem intensiven Training machen sich die Astronauten auf den Weg, um sich um ihre Hygiene zu kümmern. Dann teilt sich das Team in zwei Gruppen auf. Zwei Astronauten machen sich für einen Weltraumspaziergang bereit - sie ziehen ihre Raumanzüge an und verlassen die Basis durch die Hauptluftschleuse. Ihr Ziel ist es, Proben von Mineralien zu sammeln, die für den Bau einer ausgedehnten Siedlung für neue Bewohner verwendet werden könnten. Begleitet werden sie von zwei Rovern, die die Proben ausgraben und lagern. Ihr Weltraumspaziergang dauert etwa 4 Stunden. Nach getaner Arbeit kehren sie zur Luftschleuse der Basis zurück und ziehen ihren Raumanzug aus, um das Innere des Bunkers nicht mit Mondstaub zu kontaminieren. Anschließend bringen sie die gesammelten Proben ins Labor und treffen dort auf den Rest der Besatzung. In der Zwischenzeit entwerfen die in der Basis verbliebenen Astronauten ein Fahrzeug, mit dem die gesamte Besatzung weite Strecken zurücklegen kann. Bald versammeln sie sich, um ein Abendessen zuzubereiten, ein im Ofen gebratenes Hühnchen, und essen es. Den ganzen Tag über essen sie Obst, Gelees und Schokoriegel. Der Abend wird damit verbracht, die Lebensparameter der Astronauten zu überprüfen und über Online-Kommunikatoren mit ihren Angehörigen zu sprechen. Nach einem anstrengenden, aber atemberaubenden Tag geht die Besatzung zu Bett.



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