Moon Camp Pioneers 2022 - 2023 Γκαλερί έργων

GEVO Sázavská

Gymnázium Evolution Sázavská  Praha 2-Hlavní město Praha    Τσεχική Δημοκρατία 16, 17   3 / 0 Αγγλικά
Λογισμικό τρισδιάστατης σχεδίασης: Fusion 360

External URL to the team’s project (e.g. website or PDF):

https://drive.google.com/drive/folders/1vUiwM3kJ7bW8kuaKoh46p9cqz31TO9o0?usp=share_link

1.1 - Περιγραφή του έργου

Η αποστολή μας ονομάζεται Planetary Habitat and Astro-Scientific Exploration. Αυτή είναι η επόμενη P.H.A.S.E. στη σεληνιακή εξερεύνηση.

Σκοπός αυτής της αποστολής είναι να επιτευχθεί συνεχής ανθρώπινη παρουσία στο φεγγάρι και να χρησιμεύσει ως σημείο υποστήριξης για μελλοντικές αποστολές στο φεγγάρι. Η βάση μας χρησιμοποιεί τα θαύματα της σύγχρονης μηχανικής με στόχο την ασφάλεια. Είναι σχεδιασμένη για να καλύπτει όλες τις ζωτικές ανάγκες των αστροναυτών μας και να εξασφαλίζει την άνεση κατά τη διάρκεια της παραμονής τους. Ο σταθμός αυτός βασίζεται σε άλλες υποδομές για τη σελήνη, όπως η πύλη Gateway της ESA. Η αποστολή αυτή θα έρθει αργότερα στο χρονικό πλαίσιο της επέκτασης της σελήνης, προκειμένου να διασφαλιστεί η μέγιστη δυνατή ασφάλεια και η ομαλότητα της όλης διαδικασίας.  

Το PHASE θα φιλοξενήσει 3 αστροναύτες. Θα βρίσκεται στο νότιο πόλο του φεγγαριού. Η θέση αυτή επιλέχθηκε ειδικά για τις μοναδικές ιδιότητές της. Ο σταθμός αποτελείται από 5 δωμάτια: Το εργαστήριο, την κρεβατοκάμαρα, το κοινωνικό δωμάτιο, το θερμοκήπιο και τον θάλαμο πίεσης. Τα δωμάτια συνδέονται μέσω διαδρόμων που στεγάζουν πρόσθετους αποθηκευτικούς χώρους και σημαντικά συστήματα όπως το σύστημα υποστήριξης ζωής MELiSSA. Ακολουθεί η άποψη από πάνω προς τα κάτω:

Η αποστολή PHASE περιλαμβάνει επίσης ένα ρόβερ, 2 αυτόνομα ρομπότ, κεραία και συνολικά είκοσι υπόγειους ηλιακούς συλλέκτες για την παροχή ενέργειας.

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 αυτού του σταθμού είναι η επιστημονική έρευνα. Η έρευνα θα επικεντρωθεί στην παραγωγή και καλλιέργεια φυτών στο φεγγάρι και στη μελέτη της βιωσιμότητάς τους κάτω από τη βαρύτητα του 1/6 του φεγγαριού. Ένα άλλο ίσως πιο σημαντικό μέρος της έρευνας θα περιλαμβάνει τη συγκομιδή και τη μετατροπή του νερού της σελήνης σε πόσιμο. Άλλες έρευνες θα περιλάμβαναν μια βαθύτερη μελέτη των σεληνιακών πετρωμάτων και την αξιοποίησή τους σε κατασκευές στο φεγγάρι. 

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

Όπως γράψαμε προηγουμένως, η βάση θα βρισκόταν στο νότιο πόλο της σελήνης λόγω του σταθερού ηλιακού φωτός και της πρόσβασης σε παγωμένο/υπόγειο νερό. Πιο συγκεκριμένα, η βάση θα βρισκόταν έξω από τον κρατήρα Σάκλετον. Ο ίδιος ο κρατήρας έχει καλυφθεί από το σκοτάδι από τον σχηματισμό του φεγγαριού και θα χρησιμεύσει ως δεξαμενή παγωμένου νερού. 

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.

Η κατασκευή της βάσης θα χωριστεί σε δύο φάσεις. Η πρώτη θα είναι μη επανδρωμένη και η δεύτερη επανδρωμένη. Οι αστροναύτες θα φτάσουν στη δεύτερη και θα έχουν όλα τα απαραίτητα έτοιμα. Οι πόροι στην πρώτη θα περιλαμβάνουν υλικά για τον κεντρικό υπολογιστή του σταθμού. Ο σταθμός θα είναι φουσκωτός και θα είναι κατασκευασμένος από κεβλάρ ενισχυμένο με ίνες άνθρακα και θα είναι ενισχυμένος με τιτάνιο. Για την κατασκευή των θεμελίων της βάσης θα χρησιμοποιήσουμε την τρισδιάστατη εκτύπωση για να δημιουργήσουμε μια ακριβή βάση. Θα μπορούσαμε να εκτυπώσουμε εν μέρει χρησιμοποιώντας τοπικά υλικά, όπως μια πέτρα του φεγγαριού, για να ελαχιστοποιήσουμε περαιτέρω τα απαραίτητα υλικά. Το εσωτερικό των τοίχων θα γεμίσει με ένα μείγμα οξυγόνου και αζώτου που θα χρησιμεύσει ως απόθεμα οξυγόνου έκτακτης ανάγκης. 

Μέρος αυτής της πρώτης φάσης θα είναι τα δύο αυτόνομα ρομπότ, που θα βάλουν μαζί ό,τι μπορούν. Ο σταθμός θα είναι υπόγειος για να αποφευχθεί η ραδιενέργεια και άλλοι κίνδυνοι. Τα ρομπότ θα προετοιμάσουν το έδαφος για το σταθμό και στη συνέχεια θα το καλύψουν με υλικό για εκσκαφές. Στην πρώτη φάση θα εγκαταστήσουν επίσης την ενέργεια και την επικοινωνία μέσω των κεραιών και των ηλιακών συλλεκτών. Το πιο σημαντικό μέρος που θα πρέπει να εγκατασταθεί στην πρώτη φάση είναι τα συστήματα νερού. Θα περιγράψουμε τον τρόπο λειτουργίας τους στη συνέχεια. Αφού ρυθμίσουμε την ηλεκτρόλυση στην πρώτη φάση, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τα αέρια του προϊόντος για να γεμίσουμε τους τοίχους.

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

Η βάση προστατεύει τους κατοίκους της, καθώς καλύπτεται από τρισδιάστατα εκτυπωμένο υλικό από φεγγαρόπετρα. Αυτό έχει πολλά πλεονεκτήματα. Προστατεύει από την ακτινοβολία και τις βροχές μετεωριτών. Αυτό καταργεί την ανάγκη για πολύπλοκες και βαριές κατασκευές, επιτρέποντας τον ενισχυμένο φουσκωτό σχεδιασμό μας, εξοικονομώντας βάρος στα πλοία και επιτρέποντάς μας να μεταφέρουμε περισσότερο πρόσθετο ωφέλιμο φορτίο. 

Επίσης, έχουμε αναδιπλούμενους υπόγειους ηλιακούς συλλέκτες που μπορούν να κρυφτούν σε περίπτωση κινδύνου από βροχές μετεωριτών. Επίσης, η υπόγεια αποθήκευση θα καθαρίζει αυτόματα τη σκόνη του φεγγαριού από τα πάνελ. Η κεραία είναι επίσης αναδιπλούμενη για την αποφυγή ζημιών. 

Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα του περιβάλλοντος του φεγγαριού είναι η σκόνη. Η βάση πρέπει να βασίζεται σε εξωτερικό εξοπλισμό και σε EVAs. Για να λυθεί το πρόβλημα της σκόνης, όλα όσα βρίσκονται έξω και ή έρχονται σε επαφή με τη σκόνη θα επικαλύπτονται με ένα ειδικό στρώμα που θα χρησιμοποιεί το ηλεκτρικό φορτίο της σκόνης εναντίον τους. Το σύστημα θα έχει ένα ηλεκτρικό στρώμα που θα απωθεί ενεργά τη σκόνη, αντί να την προσελκύει. Τα άκαμπτα σταθερά σώματα θα χρησιμοποιούν ένα στρώμα από μέταλλο και τα εύκαμπτα σώματα, όπως οι διαστημικές στολές, θα χρησιμοποιούν νανοσωλήνες άνθρακα ως αγωγό. 

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

Η βάση μας θα ενσωματώνει συστήματα ανακύκλωσης για το μαύρο και το γκρίζο νερό, τα οποία θα το καθαρίζουν/ανακυκλώνουν. Το αποτέλεσμα θα είναι πόσιμο λευκό νερό που θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί αλλού. Τα υπολείμματα αυτής της διαδικασίας θα χρησιμοποιηθούν ως λίπασμα στο θερμοκήπιο. 

Η κύρια πηγή νερού, εκτός από την ανακύκλωση, θα είναι η εξόρυξη και ο καθαρισμός του νερού του φεγγαριού σε πόσιμη μορφή. Αυτό θα επιτευχθεί με ένα ρομπότ που θα φορτίζεται με RTG και θα εξορύσσει στον πάγο των κρατήρων. Το RTG θα σημαίνει ότι δεν θα χρειάζεται φόρτιση και ηλιακό φως και θα επιτρέπει στο ρόβερ να εργάζεται σε σκοτεινές περιοχές του κρατήρα.   

Η κύρια πηγή τροφής είναι τα φυτά από το θερμοκήπιο. Τα ράφια του θερμοκηπίου είναι πολυλειτουργικά και μπορούν να φιλοξενήσουν διαφορετικούς τύπους φυτών. Τα κυριότερα φυτά που καλλιεργούνται είναι: C, ντομάτες για βιταμίνες A,C,K, κάλιο και φυτικές ίνες. Το τελευταίο φυτό είναι τα φασόλια για ψευδάργυρο, χαλκό, μαγγάνιο, σελήνιο και βιταμίνες Β1,Β6,Ε. Θα συμπεριλάβουμε επίσης τρόφιμα που παραδίδονται από τη γη μαζί με τους αστροναύτες. Το θερμοκήπιο έχει κύκλους ημέρας και νύχτας που δημιουργούνται με την αλλαγή της έντασης και της φωτεινότητας των φώτων υψηλής απόδοσης. Τα πλατώματα όπως αναφέραμε λιπαίνονται και ποτίζονται από την Αυτόματη Μονάδα Λίπανσης και Ψεκασμού (AFSM) που θα τροφοδοτείται από τη μονάδα ανακύκλωσης.  

Το οξυγόνο για τους αστροναύτες θα καλύπτεται εν μέρει από τα φυτά ως υποπροϊόν του θερμοκηπίου και εν μέρει από την ηλεκτρόλυση του νερού της σελήνης. Επίσης, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το εσωτερικό των τοίχων ως εφεδρικό οξυγόνο έκτακτης ανάγκης εάν τα συστήματα αποτύχουν. Το εσωτερικό της βάσης μπορεί να γεμίσει με διοξείδιο του άνθρακα ως ανταλλακτικό του οξυγόνου. 

Παράγουμε πάνω από 75kW ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια. Ένα πάνελ έχει επιφάνεια 12m2, εμείς θα έχουμε είκοσι. Με λίγα μαθηματικά και χρησιμοποιώντας πάνελ υψηλής απόδοσης 25% και χρησιμοποιώντας την ηλιακή σταθερά έχουμε: 240×1300:4 = 78000W ισχύος. Οι RTGs θα χρησιμοποιηθούν ως εφεδρική λύση έκτακτης ανάγκης.

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

Θα έχουμε ένα κλειστό και πλήρως ολοκληρωμένο κύκλωμα MELiSSA στη βάση μας, το οποίο θα είναι ικανό να διαχειρίζεται και να επαναχρησιμοποιεί σχεδόν όλα τα απόβλητα που θα μπορούσε να παράγει η βάση. Το MELiSSA είναι ένα σύστημα υποστήριξης της ζωής που βασίζεται σε ένα τεχνητό οικοσύστημα και ξεκίνησε από την ESA. Ο βρόχος MELiSSA περιέχει 4 διαμερίσματα: 

Υγροποίηση - σημείο συλλογής 
Φωτοετεροτροφικό - Αποβολή υγροποιητικών υποπροϊόντων
Νιτροποίηση - Ανακύκλωση NH4+ σε νιτρικά άλατα
Φωτοαυτότροφοι - φυτικό διαμέρισμα για την αναγέννηση του οξυγόνου

Τα παραπάνω είναι σε μεγάλο βαθμό απλοποιημένα για τους σκοπούς του παρόντος εγγράφου. Στόχος μας είναι να παράγουμε μηδενικά απόβλητα και να επαναχρησιμοποιούμε ό,τι φέρνουμε μέχρι το φεγγάρι.

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

Η ίδια η βάση θα είναι εξοπλισμένη με κεραία μικρής και μεγάλης εμβέλειας για επικοινωνία. Το κύριο σημείο είναι η χρήση της αποστολής Gateway της ESA στην τροχιά της σελήνης ως σταθμού αναμετάδοσης προς τη γη. Αυτή η σύνδεση επιτρέπει την επικοινωνία ακόμη και αν η γη δεν βρίσκεται σε άμεση οπτική επαφή/εμβέλεια με τη βάση της σελήνης. Επίσης, η Gateway χρησιμεύει τέλεια ως αναμεταδότης σε τροχιά για άλλες δραστηριότητες στο φεγγάρι με τη βάση, ακόμη και για μεγαλύτερες αποστάσεις. Η κεραία στην οροφή χρησιμεύει ως εφεδρική και θα χρησιμοποιείται κυρίως για τις επικοινωνίες της πύλης. Η μεγαλύτερη κεραία στο έδαφος είναι μια πλήρως εξοπλισμένη κύρια κεραία.

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.)

Ο κύριος ερευνητικός σκοπός αυτής της βάσης είναι η έρευνα αποικιών σε διάφορους πλανήτες (φεγγάρια) και η ανθρώπινη ανταπόκριση που μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί σε μελλοντικές αποστολές. Συνδεδεμένος με αυτό είναι η βαθύτερη εξερεύνηση και κατανόηση της γεωλογίας της σελήνης. Η βάση θα διερευνήσει την εξόρυξη και τη χρηστικότητα των πετρωμάτων και άλλων πόρων της σελήνης ως αξιόλογου υλικού που θα χρησιμοποιηθεί για περαιτέρω επέκταση στη σελήνη.

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

Ένα από τα ζητήματα που θα παρουσιαστούν στους αστροναύτες θα είναι η έλλειψη της γήινης βαρύτητας. Αυτό σημαίνει ότι οι μύες και τα οστά ατροφούν. Για να αποφευχθεί αυτό, ο σταθμός είναι εξοπλισμένος με ειδικά μηχανήματα άσκησης που λειτουργούν σε συνθήκες χαμηλής βαρύτητας. Οι αστροναύτες θα πρέπει να έχουν πλήρη γνώση του τρόπου λειτουργίας αυτών των μηχανημάτων και όλων των κινδύνων που θα αντιμετωπίσουν. Αυτό ισχύει για ολόκληρη την αποστολή, όχι μόνο για τις προπονήσεις.

Η εκπαίδευση των αστροναυτών θα περιλαμβάνει μια έκδοση 1:1 του σταθμού στη γη, προκειμένου να εξοικειωθούν με τα χαρακτηριστικά του. Μαζί με την πλήρη γνώση του εξοπλισμού που θα χρησιμοποιούν οι αστροναύτες. Η εκπαίδευση των αστροναυτών για τη σεληνιακή βάση θα πρέπει να είναι παρόμοια με την εκπαίδευση για τον ISS. 

Η πρόσθετη εκπαίδευση σε σύγκριση με τον ISS θα πρέπει να περιλαμβάνει:

Διαχείριση της σεληνιακής σκόνης

Η αποστολή αυτή θα περιλαμβάνει ενεργητικά και παθητικά μέτρα κατά της σκόνης. Ακόμα και με αυτά οι αστροναύτες θα πρέπει να γνωρίζουν πώς να προλαμβάνουν και να αντιμετωπίζουν τη συσσώρευση σκόνης και πώς να την καθαρίζουν. 

Προστασία από την ακτινοβολία

Το γήινο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο δεν φτάνει στο φεγγάρι και σε αντίθεση με τον ISS οι αστροναύτες που πραγματοποιούν EVAs θα εκτεθούν σε τεράστιες ποσότητες ακτινοβολίας. Πρέπει να εκπαιδευτούν για το πώς να ελαχιστοποιούν τους κινδύνους για την υγεία και τι πρέπει να κάνουν αν για παράδειγμα η έκθεση ήταν πολύ υψηλή. 

Συντήρηση της στολής EVA 

Οι διαστημικές στολές που θα χρησιμοποιηθούν σε αυτή την αποστολή θα πρέπει να αντέξουν εκθετικά περισσότερες ώρες EVA σε σχέση με προηγούμενες σεληνιακές αποστολές, όπως το πρόγραμμα Apollo. Εξαιτίας αυτού, οι διαστημικές στολές θα πρέπει να συντηρούνται και να ελέγχονται τακτικά και οι αστροναύτες θα πρέπει να έχουν τις απαραίτητες γνώσεις για να το κάνουν.

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.

Για το ταξίδι στο φεγγάρι θα χρησιμοποιήσουμε ένα όχημα για να φτάσουμε σε μεγαλύτερες αποστάσεις. Το ρόβερ περιέχει μια RTG (ραδιοϊσοτοπική θερμοηλεκτρική γεννήτρια) και ηλιακή ενέργεια για την τροφοδοσία των μπαταριών του, δίνοντάς του θεωρητικά απεριόριστη εμβέλεια.Το ρόβερ διαθέτει μια κεραία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνεργασία με την πύλη για την επικοινωνία με τη βάση οπουδήποτε στο φεγγάρι. 

Έχουμε ένα αυτόνομο ρομπότ τρισδιάστατης εκτύπωσης και έναν εκσκαφέα που θα αποτελέσουν μέρος της πρώτης φάσης αυτής της αποστολής και θα χρησιμοποιηθούν για τη θεμελίωση, τη συγκομιδή του πάγου και την εξόρυξη του σεληνιακού εδάφους αντίστοιχα.

Η βάση θα διαθέτει μια κοντινή πλατφόρμα προσγείωσης που θα χρησιμοποιείται από πυραυλοκίνητα οχήματα, όπως το διαστημόπλοιο προσεδάφισης Artemis ή το διαστημόπλοιο Spaceship. Η μετακίνηση από και προς τη βάση θα γίνεται με πύραυλο, καθώς η ανθρωπότητα δεν διαθέτει προς το παρόν καλύτερο εξωγήινο τρόπο μεταφοράς.

Άλλα έργα:

  FarCamp

  IES SAN ISIDRO

    Μαδρίτη - Ισπανία

  Μπρόκολο

  郑州轻工业附属中学

    河南省郑州市 - Κίνα

  LBC DARSDAM

  IES LUIS BUENO CRESPO

    Armilla - Ισπανία