moon_camp

Moon Camp Pioneers Gallery 2020-2021

Στο Moon Camp Pioneers η αποστολή κάθε ομάδας είναι να σχεδιάσει τρισδιάστατα μια πλήρη κατασκήνωση στο φεγγάρι χρησιμοποιώντας το Fusion 360. Πρέπει επίσης να εξηγήσουν πώς θα χρησιμοποιούν τους τοπικούς πόρους, θα προστατεύουν τους αστροναύτες από τους κινδύνους του διαστήματος και να περιγράψουν τις εγκαταστάσεις διαβίωσης και εργασίας.

Ομάδα: Γυναίκα Space Jam

IES Cervantes  Μαδρίτη    Ισπανία 17, 16

Εξωτερικός θεατής για 3d έργο

Περιγραφή του έργου

Η επιτόπια αξιοποίηση των πόρων (ISRU) θα χρησιμοποιηθεί για τη μείωση του κινδύνου και του κόστους κατασκευής και λειτουργίας της σεληνιακής βάσης.
Το Moon camp περιλαμβάνει διάφορες μονάδες για την καθημερινή ζωή, τις επικοινωνίες, την παραγωγή τροφίμων, την παραγωγή καυσίμων και νερού, την αποθήκευση και άλλες εγκαταστάσεις, συμπεριλαμβανομένου ενός χώρου αναψυχής.
Διάφορα ημισφαιρικά κτίρια, καλυμμένα με ρεγόλιθο, θα συνθέτουν τις διάφορες διασυνδεδεμένες μονάδες. Αυτό το κάναμε για να διευκολύνουμε την κίνηση των αστροναυτών, οι οποίοι θα προστατεύονται από την ηλιακή ακτινοβολία. Αυτά τα κτίρια σχηματίζουν γεωμετρικές δομές, που τοποθετούνται πάνω από υπόγειους χώρους όπου οι άνθρωποι θα κοιμούνται ιδιαίτερα προστατευμένοι. Ορισμένες αποθήκες νερού και τροφίμων θα βρίσκονται επίσης υπόγεια.
Για τη μακροχρόνια λειτουργία του, θα χρειαστούν αυτόνομα ή ελεγχόμενα από τη Γη συστήματα κατασκευής, συμπεριλαμβανομένων ρομπότ και ρομπότ. Οι συσκευές αυτές είναι ικανές να εργάζονται σε συνθήκες μειωμένης βαρύτητας (1/10 της γήινης). Θα χρησιμοποιηθούν τρισδιάστατοι εκτυπωτές μεγάλης κλίμακας για ποικίλες κατασκευές κτιρίων, καθώς και αυτόνομα συστήματα ηλεκτρόλυσης για την παραγωγή οξυγόνου και άλλα συστήματα για επικοινωνίες και παραγωγή καυσίμων.
Η καθημερινή ζωή στη Σελήνη απαιτεί παραγωγή τροφίμων επί τόπου. Αυτό προϋποθέτει ένα θερμοκήπιο για την καλλιέργεια λαχανικών σε εμπλουτισμένο σεληνιακό έδαφος. Διαφορετικές διαδικασίες μπορούν να συνδυαστούν για την παραγωγή νερού και θρεπτικών συστατικών από τον ρεγολίθ, καθώς και από τα ανθρώπινα ούρα και απόβλητα. Οι επικοινωνίες με τη Γη θα πραγματοποιούνται εύκολα, χάρη στην τεχνογνωσία και το υπόβαθρο των διαστημικών οργανισμών. Αυτό θα είναι εφικτό χάρη σε διάφορους ανιχνευτές που έχουν ήδη εκτοξευθεί και ταξιδεύουν σήμερα στο διάστημα.

Πού θέλετε να χτίσετε το Moon Camp σας;

Ο Ήλιος λάμπει περισσότερο στο κρυφό πρόσωπο της Σελήνης. Αν τοποθετήσουμε την κατασκήνωσή μας σε αυτή την περιοχή, θα έχουμε ηλεκτρική ενέργεια με ηλιακούς συλλέκτες λόγω της μεγάλης ποσότητας ηλιακού φωτός. Επιπλέον, θα θέλαμε να το τοποθετήσουμε στο νότιο πόλο. Εκεί υπάρχουν βαθιοί σκοτεινοί κρατήρες γεμάτοι πάγο και χημικά στοιχεία, από τα οποία θα μπορούσαμε να πάρουμε οξυγόνο, υδρογόνο, νερό, καύσιμα... Επιπλέον, θα μπορούσαμε να πάρουμε νερό από τον πάγο χωρίς να ξεμείνουμε από αυτό.

Όσον αφορά εμάς, πιστεύουμε ότι η καλύτερη επιλογή είναι να τοποθετήσουμε τον καταυλισμό μας στο νότιο πόλο και στο κρυφό πρόσωπο της Σελήνης. Με αυτόν τον τρόπο, θα έχουμε περισσότερο φως, πάγο και θα μπορέσουμε να αποτρέψουμε την απόψυξη. Καθώς αυτός ο δορυφόρος δεν έχει ατμόσφαιρα, όσο πιο κοντά είμαστε στο νότιο πόλο, τόσο λιγότερες διακυμάνσεις θερμοκρασίας θα υποστούμε, καθώς θα έχουμε γύρω μας κομμάτια πάγου.

Πώς σκοπεύετε να χτίσετε το Moon Camp σας; Περιγράψτε τις τεχνικές και τα υλικά που θα χρησιμοποιήσετε.

Η κατασκευή ενός σεληνιακού καταυλισμού απαιτεί τη χρήση υλικών που μπορούν να αποκτηθούν εκεί, γνωστή και ως ISRU. Ένας από αυτούς τους πόρους που μπορεί να βρεθεί σε αφθονία είναι ο ρεγόλιθος. Έχει πολλές χρήσεις, όπως η εξαγωγή οξυγόνου, αλλά επιτρέπει επίσης τον σχηματισμό τούβλων για τη σεληνιακή βάση. Αποτελείται από σκόνη, χώμα, κομμάτια βασαλτικού πετρώματος και άλλα υλικά που μπορούν να ληφθούν σε οποιαδήποτε πλανητική επιφάνεια. Πρόκειται για ένα σκληρό και συμπαγές υλικό.
Η βάση θα χτιστεί με τούβλα, που θα δημιουργηθούν αναμειγνύοντας ρεγόλιθο και ούρα αστροναυτών, τα οποία θα χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία σκυροδέματος. Ο ρεγόλιθος θα σχηματίσει τα τούβλα σε ειδικούς τρισδιάστατους ηλιακούς εκτυπωτές που σχεδιάζονται από το DIR, την ESA-ESTEC και το DIR.
Η βάση της σελήνης θα έχει σφαιρικό σχήμα. Αυτό οφείλεται στην πίεση του αέρα που θα ασκείται προς τα έξω, οπότε η βάση πρέπει να προσομοιάζει τη δομή ενός υπερβαρικού θαλάμου, που αντέχει μεγάλα επίπεδα πίεσης. Τα ανώτατα όρια πρέπει να είναι χαμηλά, λόγω των υψηλών σεισμικών κινήσεων που παρατηρούνται στην επιφάνεια της σελήνης, και για να εξοικονομηθούν υλικά και χρόνος που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία των διαφόρων μονάδων που συνθέτουν τη βάση. Στη βάση θα υπάρχουν σωληνοειδείς διάδρομοι που θα συνδέουν τις ενότητες. μέρος της βάσης θα κατασκευαστεί υπόγεια για καλύτερη προστασία από την επιβλαβή ηλιακή ακτινοβολία (υπνοδωμάτια, αποθήκες τροφίμων και νερού).

Το περιβάλλον στη Σελήνη είναι πολύ επικίνδυνο για τους αστροναύτες. Εξηγήστε πώς θα τους προστατεύσει η δική σας κατασκήνωση στη Σελήνη.

Το φεγγάρι βρίσκεται μέσα στην ηλιόσφαιρα που παράγεται από τον Ήλιο, η οποία το προστατεύει από το μεγαλύτερο μέρος της κοσμικής ακτινοβολίας. Ωστόσο, καθώς βρίσκεται εκτός της μαγνητόσφαιρας, του προστατευτικού μαγνητικού πεδίου της Γης που εκτρέπει τα περισσότερα ηλιακά σωματίδια, δέχεται ηλιακή ακτινοβολία υψηλής ενέργειας. Αυτή η ιονίζουσα ακτινοβολία παράγει διάφορες μορφές βιολογικής βλάβης σε βιομόρια, κύτταρα και ιστούς, οι οποίες μπορεί να είναι επιβλαβείς για την ψυχική υγεία των αστροναυτών οδηγώντας τους σε αλλαγές στη συμπεριφορά, κόπωση ή υψηλά επίπεδα στρες ή ακόμη και να τους προκαλέσουν καρκίνο. Για να αποφύγουμε αυτές τις αρνητικές επιπτώσεις στους αστροναύτες, θα εργαστούμε κυρίως με τους φυσικούς πόρους της Σελήνης. Θα χρησιμοποιούσαμε τον ρεγόλιθο για την κατασκευή των υποδομών, λόγω της αποδεδειγμένης προστατευτικής του δράσης έναντι της ακτινοβολίας. Εκτός από αυτό, θα τοποθετούσαμε τη μονάδα ύπνου, όλες τις αποθήκες και μια αποθήκη τροφίμων στις σεληνιακές υπόγειες σπηλιές που λειτουργούν ως φυσικοί μετριαστές της ακτινοβολίας.

Εξηγήστε πώς η σεληνιακή κατασκήνωσή σας θα παρέχει στους αστροναύτες:
Νερό
Τρόφιμα
Ηλεκτρική ενέργεια
Air

Η βάση θα βρίσκεται στο νότιο πόλο της Σελήνης, προκειμένου να εξάγεται νερό από τον πάγο. Θα συλλέγεται και θα φιλτράρεται στη βάση για τη μετέπειτα χρήση του. Επιπλέον, θα λαμβάνουμε περισσότερο νερό από κρατήρες κοντά στον οικισμό. Αυτοί οι κρατήρες περιέχουν πάγο και χημικά στοιχεία. Θα είμαστε σε θέση να πάρουμε άτομα υδρογόνου και οξυγόνου, για να σχηματίσουμε μόρια νερού. Ο πάγος θα συλλεχθεί και θα φιλτραριστεί στη βάση για μετέπειτα χρήση. Νερό θα λαμβάνεται επίσης από τον ρεγόλιθο, το μεθάνιο και από τα ανθρώπινα απόβλητα.

Τα λαχανικά και τα φρούτα θα καλλιεργούνται σε θερμοκήπιο. Το έδαφος θα αποτελείται από ρεγκόλιθο, νερό και ανθρώπινα απόβλητα. Πρέπει να είναι πλούσιο σε άζωτο. Η πίεση στο εσωτερικό του θερμοκηπίου θα είναι παρόμοια με την πίεση της γήινης ατμόσφαιρας. Στο στρατόπεδο θα υπάρχει ένα κυκλικό κύκλωμα νερού που θα ανακατευθύνει την περίσσεια του νερού προς το θερμοκήπιο. Ο στόχος είναι να ποτίζονται τα φυτά στο εσωτερικό του θερμοκηπίου. Τα τρόφιμα θα αποθηκεύονται σε μια αποθήκη κοντά στην κουζίνα. Εκτός από τα τρόφιμα του θερμοκηπίου, οι αστροναύτες θα μεταφέρουν επεξεργασμένα πακέτα τροφίμων από τη Γη.

Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να ληφθεί από ηλιακούς συλλέκτες, καθώς στη Σελήνη λαμβάνεται περισσότερη ενέργεια λόγω της έλλειψης ατμόσφαιρας ή ιονόσφαιρας. Ωστόσο, η ακτινοβολία είναι 1000 φορές μεγαλύτερη από ό,τι στη Γη, οπότε μπορεί να προκαλέσει ζημιά στους ηλιακούς συλλέκτες ή να μειώσει την απόδοσή τους.
Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί καύσιμο που λαμβάνεται από τον ρεγόλιθο, καθώς υπάρχουν ορισμένες μέθοδοι για την απόκτησή του. Η πιο αποτελεσματική μέθοδος είναι η χρήση του μη ραδιενεργού ηλίου-3 που υπάρχει στη Σελήνη για την πραγματοποίηση αντιδράσεων σχάσης.
Η ενέργεια θα αποθηκεύεται σε υπεραγώγιμες μπαταρίες και θα είναι διαθέσιμη κατά τη διάρκεια της σεληνιακής νύχτας, όταν δηλαδή χρειάζεται περισσότερο.

Για τη λήψη οξυγόνου, η χρήση του σεληνιακού ρεγκόλιθου είναι μια από τις καλύτερες επιλογές, καθώς περιέχει 45% οξυγόνο στη σύνθεσή του. Είναι χημικά συνδεδεμένο με τα μέταλλα, οπότε είναι δύσκολο να εξαχθούν άτομα οξυγόνου από αυτό. Η διαδικασία απαιτεί έναν θάλαμο στον οποίο ο ρεγόλιθος βυθίζεται σε λιωμένες ενώσεις αλατιού στους 950ºC και από τον οποίο διέρχεται ένα ρεύμα αέρα. Εξαιτίας αυτού, ενεργοποιείται η διαδικασία εξαγωγής οξυγόνου. Η πρόσφατη έρευνα βελτιώνει τις απαιτήσεις θερμοκρασίας για την απόκτηση οξυγόνου. Προφανώς, αυτό πρέπει να συμπληρωθεί με μεθόδους ανακύκλωσης του οξυγόνου. Η πιο αποτελεσματική από τις διαθέσιμες σήμερα είναι γνωστή ως roxin.

Εξηγήστε ποιος θα είναι ο κύριος σκοπός της σεληνιακής κατασκήνωσής σας (για παράδειγμα: εμπορικοί, επιστημονικοί ή/και τουριστικοί σκοποί).

Ο κύριος σκοπός είναι επιστημονικός και επικεντρώνεται στην εξερεύνηση της σεληνιακής επιφάνειας και των υλικών της. Θα επιτρέψει επίσης στους επιστήμονες να πειραματιστούν κάτω από διαφορετικές συνθήκες πίεσης, ακτινοβολίας, βαρύτητας και υγρασίας από αυτές που επικρατούν στη Γη. Υπάρχει και ένας άλλος επιστημονικός σκοπός, που συνίσταται στη δημιουργία ενός λεωφορείου για τον Άρη ή άλλες αποστολές. Καθώς δεν υπάρχει βαρύτητα στη Σελήνη, η εκτόξευση πυραύλων είναι ευκολότερο να επιτευχθεί. Εκτός αυτού, η Σελήνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως χώρος διέλευσης για τους αστροναύτες που θα ταξιδέψουν στον Άρη όταν φτάσει ο βέλτιστος χρόνος για το ταξίδι.

Υπάρχει ένας τεχνολογικός-βιομηχανικός σκοπός, καθώς η Σελήνη είναι πλούσια σε υλικά και ορυκτά που παρουσιάζουν ενδιαφέρον για διάφορες χρήσεις, όπως το τιτάνιο και άλλα σπάνια μέταλλα. Υπάρχουν αρκετές επιχειρήσεις που έχουν ήδη επικεντρωθεί στην εκμετάλλευση αυτών των πόρων. Εκτός αυτού, υπάρχουν ορισμένες εταιρείες που επικεντρώνονται στις δυνατότητες τουριστικών χρήσεων, αλλά αυτό είναι μια μακροπρόθεσμη ιδέα.

Περιγράψτε μια μέρα στη Σελήνη για το πλήρωμα αστροναυτών του Moon Camp.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι μια ημέρα φωτός στη Σελήνη είναι 14 γήινες ημέρες και ότι το ανθρώπινο σώμα δεν μπορεί να αντέξει τόσες ώρες χωρίς ύπνο, θα πάρουμε ως αναφορά μια γήινη ημέρα (24 ώρες) που θα ήταν παρόμοια με μια ημέρα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.

Θα χωρίσουμε την ημέρα σε τρία διαφορετικά μέρη: περίοδος εργασίας (περίπου 12 ώρες), περίοδος ανάπαυσης (4 ώρες) και περίοδος ύπνου (8 ώρες).

Αρχικά, οι αστροναύτες θα έχουν στη διάθεσή τους μία ώρα (την πρώτη της περιόδου ανάπαυσης) μετά την αφύπνισή τους, προκειμένου να ζεστάνουν το σώμα τους κάνοντας σωματική άσκηση. Καθώς η βαρύτητα της Σελήνης είναι δέκα φορές χαμηλότερη από τη βαρύτητα της Γης, οι μύες και τα όργανα αλλοιώνονται και εξασθενούν λόγω της αλλαγής της αρτηριακής πίεσης. Εξαιτίας αυτού, η πλήρης σωματική προετοιμασία στην αρχή της ημέρας είναι ζωτικής σημασίας. Μετά την προπόνηση, όλα τα μέλη του πληρώματος θα συγκεντρωθούν στην κουζίνα, ώστε να πάρουν πρωινό. Στη συνέχεια, θα πραγματοποιήσουν μια συνάντηση στη μονάδα τηλεπικοινωνιών, προκειμένου να κατανείμουν τις καθημερινές εργασίες.
Εκείνη τη στιγμή θα ξεκινήσει η περίοδος εργασίας. Οι εργασίες που σχετίζονται με τη συντήρηση του σταθμού περιλαμβάνουν: αναθεώρηση των επιπέδων νερού και καυσίμων στις αποθήκες. Πρέπει να ελέγχονται τα επίπεδα φωτός, υγρασίας, πίεσης και θερμοκρασίας στο θερμοκήπιο. Η σεληνιακή σκόνη πρέπει να απομακρυνθεί από τους ηλιακούς συλλέκτες για να διασφαλιστεί η σωστή λειτουργία τους, καθώς και ο καθαρισμός των μη επανδρωμένων αεροσκαφών και των ρόβερ, η απομάκρυνση της σκόνης και των υπολειμμάτων του ρεγολίθου με πλύσιμο με υπερήχους, σε περίπτωση που χρειαστεί. Οι υπόλοιπες δραστηριότητες που πρέπει να εκτελούνται κατά τη διάρκεια της εργάσιμης ημέρας θα σχετίζονται με τους σκοπούς της εγκατάστασης στη Σελήνη που έχουν ήδη αναφερθεί σε άλλη ενότητα.

Μεταξύ των εργασιών, θα υπάρχει ένα γεύμα και μια περίοδος ανάπαυσης του πρώτου μισού της ημέρας, όπου όλοι θα συγκεντρώνονται στην τραπεζαρία για περίπου μία ώρα. Μόλις τελειώσουν όλα τα καθήκοντα, περίπου στα μέσα της ημέρας, θα έχουν ελεύθερο χρόνο για περίπου 2 ώρες πριν από το δείπνο και τον ύπνο ξανά, ώστε οι αστροναύτες να έχουν την κατάλληλη ποσότητα ύπνου (8 ώρες).



← Όλα τα έργα