Moon Camp Pioneers 2022 - 2023 Γκαλερί έργων

Xplorer

Tudor Vianu Εθνικό Λύκειο Πληροφορικής  Βουκουρέστι-Περιοχή 1    Ρουμανία 16   2 / 1 Αγγλικά
Λογισμικό τρισδιάστατης σχεδίασης: Fusion 360

1.1 - Περιγραφή του έργου

• Το Xplorer είναι μια σεληνιακή βάση προσανατολισμένη προς την επιστημονική έρευνα και την ανακάλυψη σεληνιακών πόρων, τους οποίους μπορούμε αργότερα να χρησιμοποιήσουμε στα πειράματά μας ή στην καθημερινή ζωή των αστροναυτών που ζουν εκεί, όπως το νερό στους πυρήνες πάγου που μπορεί να γίνει πηγή ενέργειας και επίσης να κρατήσει τους αστροναύτες ενυδατωμένους.

• Στο εσωτερικό θα προσπαθήσουμε να εξασφαλίσουμε την ασφάλεια των αστροναυτών και ταυτόχρονα να δημιουργήσουμε έναν χώρο στον οποίο θα μπορούν να ζήσουν μια ζωή όσο το δυνατόν πιο παρόμοια με αυτή στη γη. Η βάση θα χωρίζεται σε ξεχωριστούς χώρους για φαγητό, εργασία και ανάπαυση. Ο χώρος φαγητού θα είναι ένα θερμοκήπιο όπου θα καλλιεργούν φυτά και αργότερα θα τα τρώνε.

• Στη σεληνιακή βάση Xplorer, η πηγή ενέργειας θα προέρχεται κυρίως από ηλιακούς συλλέκτες και η σύνδεση με τη Γη θα γίνεται με τη βοήθεια ραδιοτηλεσκοπίου.

1.2 - Γιατί θέλετε να χτίσετε μια κατασκήνωση στο φεγγάρι; Εξηγήστε τον κύριο σκοπό της σεληνιακής κατασκήνωσής σας (π.χ. επιστημονικοί, εμπορικοί ή/και τουριστικοί σκοποί).

Ο κύριος σκοπός της σεληνιακής κατασκήνωσης είναι να κατανοήσει το σεληνιακό περιβάλλον και να εκμεταλλευτεί τους πόρους που υπάρχουν εκεί. Δεν αποκλείουμε το ενδεχόμενο αποτυχίας, αλλά προετοιμάζουμε τα πάντα για να παραμείνουμε εκεί όσο το δυνατόν περισσότερο και να εξασφαλίσουμε όλες τις συνθήκες. Εξερευνώντας τις σεληνιακές συνθήκες, θα καλλιεργήσουμε φυτά Arabidopsis στο θερμοκήπιο, μικρά φυτά που αποτελούν μοντέλο για την ανάλυση του γονιδιώματος, και θα παρατηρήσουμε πώς αναπτύσσονται. Θα στείλουμε τρεις αστροναύτες οι οποίοι θα εργάζονται σε βάρδιες, ώστε όλοι να μπορούν να ξεκουραστούν και να έχουν τα καλύτερα αποτελέσματα. Κατά την εργασία, θα υπάρχει ένας αστροναύτης στο πεδίο και δύο στη βάση. Οι δραστηριότητες θα οργανωθούν έτσι ώστε μετά από μερικές ημέρες κάθε μέλος του πληρώματος να αλλάζει την εργασία του με μια άλλη εργασία- με αυτόν τον τρόπο θα διατηρηθεί μια ισορροπία στον τρόπο ζωής των αστροναυτών και επίσης θα επιτευχθούν διαφορετικά αποτελέσματα που θα οδηγήσουν σε πιο ακριβή συμπεράσματα.

2.1 - Πού θέλετε να χτίσετε το Moon Camp σας; Εξηγήστε την επιλογή σας.

Θεωρούμε ότι ο Νότιος Πόλος είναι η ιδανική τοποθεσία για τη σεληνιακή μας κατασκήνωση, οπότε αποφασίσαμε να την χτίσουμε εκεί, κοντά στον κρατήρα Σάκλετον. Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα, όπως ο συνεχής φωτισμός που βοηθάει στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τους ηλιακούς συλλέκτες, αλλά και στην έρευνα και τα πειράματα. Ένα άλλο πλεονέκτημα αντιπροσωπεύει τις αποθέσεις πάγου από τους σκιερούς κρατήρες, οι οποίοι αποτελούν σημαντική πηγή νερού. Η θερμοκρασία είναι επίσης πιο ευνοϊκή εδώ, επειδή δεν είναι πολύ υψηλή κατά τη διάρκεια της ημέρας για να φτάσει τους 100 ℃, ούτε πολύ χαμηλή κατά τη διάρκεια της νύχτας για ακραίες τιμές όπως -150 ℃.

https://adsabs.harvard.edu/full/1985lbsa.conf…77B/0000078.000.html

2.2 - Πώς σκοπεύετε να χτίσετε την Κατασκήνωσή σας στο Φεγγάρι; Σκεφτείτε πώς μπορείτε να αξιοποιήσετε τους φυσικούς πόρους της Σελήνης και ποια υλικά θα χρειαστεί να φέρετε από τη Γη. Περιγράψτε τις τεχνικές, τα υλικά και τις σχεδιαστικές σας επιλογές.

Ο σχεδιασμός έχει γίνει για να εντυπωσιάσει, αλλά και για να είναι όσο το δυνατόν πιο χρήσιμος για τους αστροναύτες. Το στρατόπεδο Xplorer διαθέτει δύο ορόφους. Ο πρώτος χρησιμεύει ως τεχνικός χώρος, όπου βρίσκεται το θερμοκήπιο, μαζί με ένα χώρο ηλεκτρόλυσης νερού καθώς και μια κουζίνα με τρεχούμενο νερό που τροφοδοτείται από τη δεξαμενή νερού. Ο δεύτερος όροφος περιλαμβάνει χώρους εργασίας και ανάπαυσης, μαζί με ηλιακούς συλλέκτες, ένα ραδιοτηλεσκόπιο και ένα σημείο προσγείωσης για το διαστημικό λεωφορείο.

Θα έχουμε προστατευτικά στρώματα πάνω από τη βάση: το εξωτερικό στρώμα θα είναι 3,5 cm βολφραμίου- το βολφράμιο είναι ένα υλικό που θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε αντί για μόλυβδο λόγω της μικρότερης πυκνότητάς του, της μεγαλύτερης αντοχής του σε υψηλότερη θερμοκρασία και επειδή δεν είναι τόσο τοξικό όσο ο μόλυβδος- προστατεύει από την ακτινοβολία και επίσης από θραύσματα από μετεωρίτες. Το εσωτερικό στρώμα θα είναι για θερμική μόνωση και αποφασίσαμε να χρησιμοποιήσουμε αερογέλη με βάση το silica gel με άνθρακα, ένα υλικό που αποτελείται από περισσότερο από 90% αέρα, γεγονός που το καθιστά πολύ χαμηλής πυκνότητας. Θα χρειαστούμε ένα μεσαίο στρώμα για την καλύτερη προστασία της βάσης και των αστροναυτών και αυτό το στρώμα θα είναι ένα στρώμα αλουμινίου 10 cm. Το τελευταίο στρώμα που θα χρησιμοποιήσουμε επίσης ως μεσαίο στρώμα θα αποτελείται από σεληνιακό ρεγκόλιθο. Θέλαμε να χρησιμοποιήσουμε ελαφριά υλικά έτσι ώστε να είναι ευκολότερη η μεταφορά τους, αν και το κόστος θα είναι υψηλότερο για τα υλικά που επιλέξαμε από άλλα.

https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/abs/2019/37/e3sconf_clima2019_06069/e3sconf_clima2019_06069.html

https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.4438

https://descanso.jpl.nasa.gov/monograph/series12/LunarTraj–05Chapter4TransferstoLowLunarOrbits.pdf

2.3 - Πώς προστατεύει και παρέχει καταφύγιο στους αστροναύτες σας από το σκληρό περιβάλλον της Σελήνης;

• Υπάρχουν πολλοί κίνδυνοι στη Σελήνη: ακτινοβολία, θερμοκρασία, σκόνη και θραύσματα βράχων.

• Για την προστασία από τα σεληνιακά συντρίμμια και τους μετεωρίτες, θα καλύψουμε τη βάση με ένα στρώμα αλουμινίου, αν και στους πόλους οι πιθανότητες πτώσης σκόνης και μετεωριτών είναι μικρότερες. Επίσης, θα υπάρχει ένα ραντάρ που θα βοηθά τους αστροναύτες να λαμβάνουν μέτρα όταν πρόκειται να χτυπηθούν.

• Για την ακτινοβολία και τα αριστερά θραύσματα πετρωμάτων, θα καλύψουμε τη βάση με ένα στρώμα σεληνιακού ρεγκόλιθου.

• Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας μπορούν να επηρεάσουν τη δραστηριότητα των αστροναυτών, αλλά και την υγεία τους, γι' αυτό απαιτείται ένα άλλο στρώμα. Ένα στρώμα αερογέλης πυριτίας μπορεί να μονώσει θερμικά τη βάση μας και έχει πολύ καλές ιδιότητες.

• Οι αστροναύτες θα είναι σε επαφή με τους συναδέλφους τους στη Γη σε περίπτωση που συμβεί κάτι και χρειαστούν βοήθεια.

https://space.nss.org/settlement/nasa/spaceresvol4/human.html

https://www.scientificamerican.com/article/can-a-moon-base-be-safe-for-astronauts/

3.1 - Πώς η δική σας σεληνιακή κατασκήνωση θα παρέχει στους αστροναύτες βιώσιμη πρόσβαση σε βασικές ανάγκες όπως νερό, τροφή, αέρα και ενέργεια;

💧 Νερό

🍴 Τρόφιμα

⚡ Ισχύς

🌬️ Air

Οι αστροναύτες χρειάζονται νερό για να επιβιώσουν, αλλά και για τα έργα τους στο κέντρο της σελήνης, οπότε, επειδή το νερό από τη γη δεν θα είναι αρκετό, θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε πόρους από τη σελήνη. Θα προμηθευτούμε νερό με δύο τρόπους: φιλτράροντας σεληνιακούς πυρήνες πάγου και από το σεληνιακό έδαφος. Τοποθετήσαμε τον καταυλισμό στο νότιο πόλο, επομένως θα υπάρχουν μόνιμα σκιασμένα μέρη γύρω από τη βάση, από τα οποία θα μπορούμε να εξάγουμε τα αποθέματα πάγου και στη συνέχεια να τα φιλτράρουμε αφού λιώσει ο πάγος.

Η συσκευασμένη αφυδατωμένη τροφή που φέρνει το πλήρωμα από τη γη θα αντέξει για κάποιο χρονικό διάστημα, αλλά δεν θα είναι αρκετή. Το φαγητό θα παρασκευάζεται στον φούρνο μικροκυμάτων και θα υπάρχουν στοιχεία που θα αφήνουν το φαγητό, επειδή όταν κάποιος τρώει κάτι, θα σαρώνει το barcode της συσκευασίας στο σύστημα. Σκεφτήκαμε να έχουμε ένα θερμοκήπιο όπου θα καλλιεργούμε φυτά σε σεληνιακό έδαφος, ώστε οι αστροναύτες να έχουν φαγητό όποτε θέλουν. Θα επιλέξουμε να καλλιεργήσουμε ντομάτες, αγγούρια και καρότα λόγω της εύκολης και γρήγορης χρήσης τους και των βιταμινών τους και επίσης γλυκοπατάτες για τις βιταμίνες και τις πρωτεΐνες τους.

Η βάση είναι εφοδιασμένη με σύστημα ηλιακών συλλεκτών και επειδή στην περιοχή που πρόκειται να εγκαταστήσουμε τη βάση θα υπάρχει συνεχής φωτισμός, αυτή θα είναι η κύρια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Θέλουμε επίσης να λάβουμε ηλεκτρική ενέργεια από κυψέλη καυσίμου, αλλά θα χρειαστούμε πολύ νερό το οποίο είναι σημαντικό, οπότε θα έχουμε λιγότερη ενέργεια που θα λαμβάνεται με αυτή τη μέθοδο και θα τη χρησιμοποιούμε τη νύχτα, όταν ο φωτισμός είναι λιγότερος.

Για μεγαλύτερη παραμονή απαιτείται οξυγόνο, οπότε αυτό που θα προσπαθήσουμε να κάνουμε είναι να μετατρέψουμε το σεληνιακό ρεγκόλιθο σε οξυγόνο. Πώς θα το κάνουμε αυτό; Πριν από τη χρήση του ηλεκτρολυτικού κελιού, θα βάλουμε το σεληνιακό ρεγκόλιθο σε λιωμένο χλωριούχο ασβέστιο, με αποτέλεσμα οξυγόνο και μέταλλο, μπορούμε να ψήσουμε το σεληνιακό ρεγκόλιθο με αέριο υδρογόνο, με αποτέλεσμα οξυγόνο και υδρογόνο. Τα φυτά απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα, οπότε θα τοποθετηθεί ένα σύστημα φιλτραρίσματος του αέρα. Η θέρμανση του σεληνιακού πετρώματος με φυσαλίδες οξυγόνου θα αντικαταστήσει το διοξείδιο του άνθρακα. Χρησιμοποιώντας την ηλεκτρόλυση νερού θα χρειαστούμε πολύ νερό, οπότε θα προτιμήσουμε να συγκολλήσουμε χρησιμοποιώντας σεληνιακό ρεγκόλιθο.

3.2 - Πώς θα διαχειριστεί η σεληνιακή κατασκήνωσή σας τα απόβλητα που παράγουν οι αστροναύτες στη Σελήνη;

Τα πάντα στην κατασκήνωση Xplorer θα ανακυκλώνονται, οπότε δεν χρειάζεται να ανησυχούμε για είδη αποβλήτων όπως πλαστικό ή χαρτόνι. Από την άλλη πλευρά, τα απόβλητα του μπάνιου θα καίγονται και θα τοποθετούνται σε σακούλες σκουπιδιών που τοποθετούνται μέσα σε δοχεία που δεν επιτρέπουν στον αέρα να βγει.

3.3 - Πώς θα διατηρεί η σεληνιακή κατασκήνωσή σας επικοινωνία με τη Γη και άλλες σεληνιακές βάσεις;

Η επικοινωνία με τη Γη ήταν πάντα σημαντική για κάθε πλήρωμα αστροναυτών, επειδή αποτελεί μεγάλη υποστήριξη σε περίπτωση δυσλειτουργιών ή έκτακτης ανάγκης. Η επικοινωνία είναι επίσης ο τρόπος με τον οποίο οι αστροναύτες μπορούν να βλέπουν τις οικογένειές τους ή να δημοσιεύουν βίντεο με τους εαυτούς τους, όπως αυτό που δείχνει τον Νιλ Άρμστρονγκ να γίνεται ο πρώτος άνθρωπος που περπάτησε ποτέ στην επιφάνεια του φεγγαριού.
Ως εκ τούτου, έχουμε εγκαταστήσει ένα ραδιοτηλεσκόπιο, το οποίο συμβάλλει στη διατήρηση των επικοινωνιών με τη γη, με πρόσβαση σε πολλαπλούς δορυφόρους.

4.1 - Ποιο(α) επιστημονικό(α) θέμα(τα) θα αποτελέσει(ουν) το επίκεντρο της έρευνας στο Moon Camp σας; Εξηγήστε ποια πειράματα σκοπεύετε να κάνετε στη Σελήνη (για παράδειγμα στα θέματα της γεωλογίας, του περιβάλλοντος χαμηλής βαρύτητας, της βιολογίας, της τεχνολογίας, της ρομποτικής, της αστρονομίας κ.λπ.)

Μερικά από τα θέματα που θα θέλαμε να εξερευνήσουμε στην κατασκήνωση Xplorer είναι η βιολογία και η γεωλογία. Από τη μία πλευρά, εξερευνώντας τις σεληνιακές συνθήκες, θα καλλιεργήσουμε φυτά Arabidopsis στο θερμοκήπιο, μικρά φυτά που αποτελούν μοντέλο για την ανάλυση του γονιδιώματος, και θα παρατηρήσουμε πώς αναπτύσσονται. Από την άλλη, θα θέλαμε να παρατηρήσουμε από πιο κοντά το σεληνιακό έδαφος και να διαπιστώσουμε αν είναι χρήσιμο. Φυσικά, εκτός από οποιαδήποτε από αυτές τις μελέτες, ένας από τους κύριους στόχους μας είναι, όχι μόνο στο φεγγάρι, αλλά και σε άλλους πλανήτες, η εύρεση μορφών ζωής. 

5.1 - Τι θα περιλαμβάνατε στο πρόγραμμα εκπαίδευσης των αστροναυτών σας, για να βοηθήσετε στην προετοιμασία των αστροναυτών για μια αποστολή στη Σελήνη;

Πιστεύουμε ότι οι αστροναύτες του Xplorer πρέπει να είναι πάντα προετοιμασμένοι, όποια κι αν είναι η κατάσταση. Έτσι, στο πρόγραμμα εκπαίδευσης αστροναυτών μας, θα συμπεριλάβουμε μαθηματικά, φυσική, γεωλογία, επεξεργασία υλικών, βιολογία και τροχιακή δυναμική.
Θα πρέπει επίσης να εκπαιδεύονται για περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης, όπως υψηλή ή χαμηλή ατμοσφαιρική πίεση ή για στιγμές δυσφορίας, όπως η μικροβαρύτητα.
Ένα από τα πιο σημαντικά μέρη της εκπαίδευσης θα είναι το τυπικό, κατά τη διάρκεια του οποίου οι αστροναύτες μαθαίνουν πώς να πετούν και να προσγειώνουν ένα διαστημικό λεωφορείο, πώς να χειρίζονται κάθε σύστημα και πώς να εντοπίζουν δυσλειτουργίες.
Εκτός από την τυπική εκπαίδευση, το πλήρωμα θα πρέπει να έχει καλή φυσική και ψυχική κατάσταση και να είναι σε θέση να εργάζεται σε συνθήκες υψηλής πίεσης.
https://www.pbs.org/spacestation/station/training_2.htm

5.2 - Τι διαστημικά οχήματα θα χρειαστεί η μελλοντική σας αποστολή στη Σελήνη; Περιγράψτε τα οχήματα που θα βρείτε στο Moon camp σας και σκεφτείτε πώς θα ταξιδεύετε από και προς τη Γη και πώς θα εξερευνήσετε νέους προορισμούς στην επιφάνεια της Σελήνης.

Το διαστημικό λεωφορείο που κατασκευάσαμε θα είναι το μοναδικό διαστημικό όχημα που θα χρησιμοποιήσουν οι αστροναύτες, προκειμένου να εξερευνήσουν διάφορα μέρη στην επιφάνεια της σελήνης.
Σκεφτήκαμε επίσης να προσθέσουμε ένα ρόβερ, αλλά αποφασίσαμε ότι δεν θα ήταν απαραίτητο, επειδή το πλήρωμα των αστροναυτών δεν έχει ανάγκη να μετακινείται στην περιοχή του καταυλισμού Xplorer.

Άλλα έργα:

  ZS Europa

  Zespół Szkół im. Zjednoczonej Europy w Oławie

    Oława - Πολωνία

  Η γεωργιανή ψυχή

  Δημόσιο σχολείο Zestaponi №7, μετά τον Revaz Mamuladze

    Zestaponi - Γεωργία

  Δημιουργός

  郑州轻工业大学

    河南省郑州市 - Κίνα