moon_camp

Moon Camp Pioneers Galerii 2020-2021

Moon Camp Pioneers raames on iga meeskonna ülesanne 3D-disainida täielik Kuu laager, kasutades Fusion 360. Samuti peavad nad selgitama, kuidas nad kasutavad kohalikke ressursse, kaitsevad astronaute kosmose ohtlikkuse eest ning kirjeldavad elu- ja tööruume.

Meeskond: PareDisen

Eton College  Eton, Windsor    Ühendkuningriik 17

3D-projekti väline vaataja

Projekti kirjeldus

Meie Kuulaager on kavandatud väikeseks teaduslikuks eelpostiks Kuu peal, mille rajamiseks on vaja minimaalset inimpanust. See kavandati kergete komponentidega, et vähendada stardikulusid; põhikonstruktsioon on valmistatud täispuhutavatest materjalidest, tühjadest kütusepaakidest ja põhiraketi korpusest, mis tõi need elemendid Kuule. Kokku on laagri täielikuks ülesehitamiseks vaja viit raketti, sealhulgas rändurite, sisustuse ja kahe astronauti transportimiseks. Kasutatavad raketid on suuremate kanderakettide ülemised astmed, mis tõid nad Maalt ära. Neil on vertikaalne maandumisvõime tänu tõukejõuvektoriga mootoritele ja nad suudavad maanduda täpselt, kasutades maastikuga seotud navigatsiooni. Rakett, mille külge on kinnitatud täispuhutavad eluruumid, maandub umbes 30 m läbimõõduga ja 10 m sügavusega kraatri jalamile. See kraater kubiseb ja kaetakse Kuu regoliidiga, mis loob ohtlikust kiirgusest ja kosmosejäätmetest vaba tsooni.

[Kõik hilisemad numbriviited vastavad keha nimedele .f3d failis]

Kuhu sa tahad ehitada oma kuulaagri?

Meie kuulaager asub umbes 30 m läbimõõduga ja 10 m sügavuses kraatris, mille põrand on suhteliselt sile. Tuhanded sellise jämeda spetsifikatsiooniga kraatrid on üle kogu Kuu laiali ja neid saab uurida olemasoleva Lunar Reconnaissance Orbiter'iga (Lunar Reconnaissance Orbiter). Meie laager asub ühes Shackletoni kraatri lähedal Kuu lõunapolaarjoone piirkonnas. Siin on kõrged kohad, mis on kuni 96% ajast valgustatud, ideaalne koht päikesepaneelidele, millele laagri energia saamiseks toetutakse. Lisaks on selle piirkonna varjatud aladel avastatud suurtes kogustes vesijääd, mis on inimese jaoks hädavajalik.

Kuidas te kavatsete oma Kuu laagri ehitada? Kirjeldage tehnikat ja materjale, mida kasutate.

Ehitus algab, kui esimene rakett (6061 alumiiniumsulamist) maandub kraatri keskele. Kupli ladustamispaneelid [1] paiskuvad välja lõhkekahurite abil, avades kupli ladustamiskonteineri [2]. Seejärel pumbatakse õhukindel Kevlar-komposiit-kuppel [3], kasutades suruõhku [4]. Kuppel paisub, et katta kogu kraater ja toetub lõpuks servadele. Samal viisil avanevad ka kolm spiraalhoidla kambrit [5]. Veel rohkem suruõhku [6] ujutab õhukindla raketi põhikorpuse, mis surub kolm spokki [7] välja (enne seda on kõik rõhu all, et ülejäänud kütus aurustuks ja väljutuks). Spokes on samuti valmistatud õhukindlast, rebenemiskindlast Kevlar-komposiidist. Kui kõik on täis pumbatud, eemaldub tühja vedela hapniku paagi [8] alus, mis avab juurdepääsu hüdropoonilisele farmile [9]. Vedela hapniku ja kütusepaakide [10] positsioonid raketi sees on muudetud traditsioonilistest raketi konstruktsioonidest, kuna need on tõstetud üles, viies kasuliku koormuse osa põhja, mis ühendab seejärel Spokes'i. Õhulukud [11] asuvad kahe paagi vahel ja kütusepaagi ülaosas. Kütusepaagi ülaosas olev uks annab otsese juurdepääsu väljapoole. Seega muutub kütusepaak õhulukuks.

Teised vajalikud esemed saabuvad kolme järgmise raketiga. Nendel on samuti plahvatusohtlike poltidega eemaldatavad paneelid [12], mis katavad nende kasuliku koormuse sektsioone. Vintsid [13] võimaldavad astronautidel kõike alla lasta, kui nad oma Kuu maanduriga kohale jõuavad.

Kuu keskkond on astronautidele väga ohtlik. Selgitage, kuidas teie Kuu laager neid kaitseb.

Astronautide elu- ja tööruum on kraatri põhjas asuvas täispuhutavas Spokes'is. See kraater on kaetud täispuhutava kuppliga, mis seejärel kaetakse Regolith Roveri [14] Augerite [15] abil Kuu regoliidiga. See kombinatsioon blokeerib kahjulikku kiirgust ja kosmoseprügi ning hoiab allpool konstantset temperatuuri, mis vähendab konstruktsioonidele avalduvat pinget. Teine oht on madal gravitatsioon. Kuigi tsentrifuugist võib olla abi, oleks see kallis ja raskesti transporditav, seadistatav ja hooldatav. Selle asemel aitavad kaasasolevad treeningvahendid - nimelt jooksurada [16] koos elastse rakmete ja elastsete raskustega [17] - aeglustada lihaste ja luude lagunemist. Lisaks aitab jõusaal koos valgusavade ja kommunikatsiooniseadmetega [18] säilitada astronautide vaimset tervist, mis võib kergesti halveneda piiratud, kunstlikult valgustatud keskkonnas, kus puuduvad teised inimkontaktid.

Selgitage, kuidas teie kuulaager pakub astronautidele:
Vesi
Toiduained
Elekter
Air

Üks meie Kuu laagri liikuritest on Water Rover [19], mis kogub magevett. Selleks kasutab ta kuut tuumapuuri [20], mis kaevuvad Kuu laikudesse, kus on tuvastatud veejää (pardal olevate infrapunaandurite abil). Kui iga tuum on täidetud, tõmmatakse puurid tagasi Roveri põhikorpusesse, mis seejärel suletakse [21] ja survestatakse. Päikeseenergia [22] abil soojendatakse Roveri sisemust [23], aurustades vee tuumaproovides. See aur kondenseerub Roveri ülaosas asuval külmal kupolil [24], mille tulemusena voolab see alla eemaldatavatesse konteineritesse [25]. Kui need on täis, võtavad astronaudid need konteinerid sisse ja toovad tühjad kasutatud konteinerid Roverisse tagasi. Duššide ja kraanikausside heitvesi, uriin ja väljaheited juhitakse puhastusseadmetesse [26], mis taaskasutavad seda, vähendades nõudlust Roverile.

Hüdropooniline farm asub maandumisel vedela hapniku mahuti sees, miinus pump[27] ja taimed (üks näidis taim on näidatud failis - kraav, mis tuleb täita täis)[28], mida astronaudid lisavad (süsteemi maht ei ole piisavalt suur, et mõjutada mahuti mahtu). Vesi lisatakse mahuti põhjas asuvasse reservuaari[29], segatakse lahustuvate toitainetega, mis katavad taimede kõik vajadused, ja pumbatakse spiraalse kraavi tippu, kust see voolab tagasi reservuaari. Toitainete täiendamiseks kasutatakse puhastusseadmetest pärit toidujäätmete ja väljaheidete pulbristatud segu, mida täiendatakse Maa pakenditega. Punased valgusdioodid kraanikausi alumisel küljel valgustavad taimi fotosünteesi jaoks ideaalsete lainepikkustega. Pardal on ka MRE-de varu, mis on üleliigseks ja mitmekesisemaks toiduks.

48-paneelilise päikesepaneeli [30] kogupindala on umbes 150 m2 , mis toodab ligikaudu 200 kWh elektrienergiat. Tänu >90% päikese ekspositsioonile töötavad need peaaegu kogu aeg, kusjuures akuelement [31] on laetud, et hoida kõike töös, kui pimedaks läheb. Energiat kasutatakse valgustuseks, kütmiseks, vee- ja õhupuhastuseks, hüdropoonilise pumba ja valgustuse, õhuluku, raadioantenni ja vastuvõtja ning muude seadmete, näiteks arvutite, massispektromeetri, 3D-printeri, mikrolaineahju, külmiku, kütteseadmete jne jaoks.

Maandumisel ujutab Maalt tulev suruõhk raketi üle ja paisutab Spokes'i. Täieliku 360m3 täitmiseks on vaja kahte suruõhuballooni, millest kumbki mahutab 0,4m3 õhku 7000psi juures. Astronaudid toovad kaasa neli CO2 Scrubberit [32], mis on jaotatud üle kogu eluruumi. Need absorbeerivad õhust süsinikdioksiidi, kasutades poorseid tseoliite. Kui tseoliidid on küllastunud, pannakse need pisikesse õhulukku [33], mis vabastab süsinikdioksiidi (pärast vaakumiga kokkupuutumist) ja saadab selle välja. Osa veemurru kogutud veest suunatakse elektrolüüserisse [34], mis toodab hapnikku, et asendada astronautide poolt hingatud hapnikku.

Selgitage, mis oleks teie kuulaagri peamine eesmärk (näiteks: ärilised, teaduslikud ja/või turismieesmärgid).

Eelkõige on meie Moon Camp kontseptsiooni tõestus. Peaaegu täielikult automatiseeritud ülesehitus, mis annab peaaegu kohese kaitse kosmose ohtude eest, on midagi, mis oleks väga kasulik järgmistele pioneeridele nii Kuu kui ka Marsi peal. Mis puutub sellesse konkreetsesse laagrisse, siis alustab see teadusliku tugipunktina. Täielikult varustatud laboratoorium ja sondeerimismaastur võimaldavad uurida kivimeid, et teha kindlaks, kuidas neid saab kohapeal töödelda metallideks, et ehitada tootmisrajatisi ja kosmoselaevu. Kui need protsessid on madalas gravitatsioonikeskkonnas täiustatud, võib eeldada, et sellega liitub veel rohkem sarnaseid laagreid, et muuta Kuu tööstuskompleksiks ja kosmoselaevade laevatehaseks. Siin ehitatud kosmoseaparaadid hakkavad toime tulema väiksema gravitatsioonikaevuga kui Maa ning suurema veekogumise abil saab vesiniku ja hapniku abil kütust kasutada ka kaugemale tsisluunarruumi.

Kirjeldage oma Kuu laagri astronaudi meeskonna päeva Kuu peal.

Astronaudid alustavad oma päeva ärkamisega oma kardinaga kaetud magamiskambrites, enne kui nad väljuvad ühisruumi. Nad käivad duši all, kasutavad vannituba ja teevad seejärel kiiret munarooga. Kui see tehtud, tuleb teha mõned kontrollid. Puhastusseadme ja elektrolüüseri veetase on hea, tseoliidid ei ole veel küllastunud ning päikesepaneelide energiatootmine on nominaalne. Astronaut üks, Virginia, läheb täna vabatahtlikult välja ja kogub mõned proovid, mida Coring Rover [35] eile õhtul kogus. Vahepeal on astronaut kaks, Mat, siseruumides. Virginia suundub hüdropoonilise farmi kohal asuvasse õhulukku ja paneb oma kosmosekostüümi [36] selga. Õhulukk vähendab rõhku ja ta väljub kupli ülemises keskosas. Kuppel toetab kergesti tema kaalu, kui ta suundub Coring Roveri juurde. Ta kogub proovid ja suundub tagasi sisse.

Samal ajal hoolitseb Mat talu eest. Ta täiendab hüdropoonilises lahuses olevaid toitaineid ning kogub lõunaks salatit ja tomateid. Kuna Virginia on väljas, otsustab ta rääkida oma perekonnaga Maal. Ta kasutab laboris Spoke [37] asuvat arvutit.

Kui Virginia on oma ülikonna maha võtnud, viib ta kiviproovid laborisse. Seal paneb ta need infrapunaspektromeetrisse [38], et teha kindlaks, et need sisaldavad palju raudoksiidi. Seejärel sööb ta koos Matiga lõunat.

Sel pärastlõunal teevad nad mõned harjutused. Pool tundi elastse rakmete jooksurajal ja mõned kordused elastse raskuse masinaga hiljem läheb Virginia ahju [39] rauaoksiidi kuumutama, tekitades rauda ja palju lisandeid. Ta hakkab ajurünnakut tegema, kuidas neid eraldada keskkonnas, kus on vähe raskust ja liigset õhku. Seda tehes katsetab Mat oma konstruktsiooni, mille eesmärk on luua

autonoomne tootmisrobot, mis suudab kohapeal 3D-trükki teha, kasutades sisendina vaid malmi. Täna mõtleb ta välja, kuidas metalli madalas gravitatsioonis printeri otsikust välja saada. Virginia läbimurded puhastamisel on selle roboti edu võtmeks.

Enne õhtusöögi söömist ja magama minekut teevad astronaudid mitmeid meditsiinilisi teste, et koguda andmeid madala gravitatsiooni mõju kohta inimkehale [40].



← Kõik projektid