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: PIoneers

Tudor Vianu riiklik arvutiteaduse keskkool  Bukarest    Rumeenia 15 Kolmas koht - ESA liikmesriigid

3D-projekti väline vaataja

Projekti kirjeldus

PIoneers (sõnamäng, mis sisaldab pidevat PI-d) on nimi, mis kirjeldab meie meeskonda kõige paremini, arvestades, et meie kuulaager saab aastakümneteks olema teedrajavate teaduslike uuringute keskuseks. Me loodame, et meie asula võib saada vahepealseks sammuks inimese kohaloleku laiendamisel Päikesesüsteemis, arendades ja katsetades planeedi koloniseerimiseks vajalikke olulisi tehnoloogiaid. Esiteks plaanime ehitada oma laagri lõunapooluse lähedal asuvasse laavatorusse, mis on Maa temperatuuriga kõige sobivam koht Kuul ja kus on võimalik leida ka veejää, mis on oluline ressurss, mis võimaldab astronautide kohalolekut. Meie baas hakkab koosnema moodulitest, alustades eluruumidest, teaduslaboritest ja hapniku valmistamise jaamadest. Sel viisil on lihtne uusi valdkondi kasutusele võtta. Mõned esimesed moodulid valmistatakse ette Maal ja pannakse kokku Kuu peal, ja kui me avastame vajaduse uute ruumide järele, hakkame neid ehitama Kuu peal kättesaadavatest materjalidest. Pealegi ei minimeeri me mitte ainult võimalikke ohte, paigutades oma laevatorusse, vaid lisame ka üleliigsed süsteemid. Inimeste elutähtsad ressursid on vesi (kaevandatud lõunapooluse jääst), toit (toodetud Kuu kasvuhoones), energia (päikesepaneelidest) ja õhk (taimedest elektrolüüsi teel ja ka regoliidi abil). Seega loome keskkonna, kus astronaudid saavad kahtlemata kohaneda ja keskenduda oma tööle Kuu-uurijatena, kusjuures elutingimused on võimalikult sarnased Maa omadega.

Kuhu sa tahad ehitada oma kuulaagri?

Meie eesmärk on rajada oma baas Kuu lõunapooluse lähedale, kus inimese elupaigaks oleksid laavatorud. Meie esmatähtis eesmärk oli leida koht, kus oleks korralikud elamistingimused astronautidele, kes majutaksid Kuu laagri. Seetõttu piirdus meie valik poolustega, kus temperatuur jääb vahemikku -50 °C kuni 0 °C, inimesed saavad pidevalt päikesevalgust ja laavatorude sees on temperatuurid talutavad. Otsustavaks argumendiks lõunapooluse kasuks oli veejää olemasolu, millest me saaksime saada vedelat vett, mis on meie kuulaagris elavate inimeste jaoks hädavajalik. Veelgi enam, lõunapooluse piirkonnas asuvad kraatrid takistavad päikesevalgust tungimast sisse (tugev argument, et astronaudid saaksid hästi magada) ja sisaldavad kivistunud vesinikku, mida me saaksime kasutada hingamisõhu, kuid mis kõige tähtsam, kütuse saamiseks.

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

Võttes arvesse, et meil on kavas ehitada Kuu laavatorusse ja seda, et need võivad olla väga suure läbimõõduga, oleks peamine idee teha see laavatoru põhja ja kasutada lifti (pilt 19), et jõuda Kuu pinnale. Ideaalis peaks laager olema modulaarne, et uute osade integreerimine oleks lihtsam. Sellised moodulid võivad olla eluruumid, teaduslaborid, jaamad hapniku valmistamiseks ja muud. Elumoodulid ühendatakse õhukindlate torudega, et piirata vajalike õhulukkude arvu. Samuti peavad need moodulid olema õhukindlad ja tugeva väliskestaga, et kaitsta neid kiirguse ja võimaliku prahi eest. Kuju saab olema kuppel, et hajutada stressi. Esialgu valmistatakse Kuu baas Maal eelnevalt sellistest materjalidest nagu titaan, mis on kõvad (eriti kere), kuid hiljem saame seda laiendada hoonetega, mis on valmistatud Kuu betoonist, mis on väävli ja täitematerjalide segu, mis on Kuult kättesaadav.

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

Esiteks peaksime kaitsma astronaute kuutolmu, 354-tunnise ööpäevaringi, kiirguse, maavärinate ja mikrometeoriitide plahvatuste eest. Asudes lõunapoolusel asuvasse laavatorusse, kus astronaudid saavad nautida päikesevalgust, ületame paljud ohud. Muld on suurepärane võimalus kaitsta astronaute kiirguse ja mikrometeoriitide eest. Kuna kuutolm võib põhjustada hingamisprobleeme ja halvenemist, kui see satub meie varjualusesse, siis on meil filtrid ja tugev õhuvool, et terav ja rohke ränidioksiid ei satuks sinna. Peale selle saab olema õhulukk (pilt 8), kus astronaudid saaksid enne eluruumi sisenemist tolmu ära puhastada. Plaanime tugevdada laevatoru seinad, et vältida nende võimalikku kokkuvarisemist maavärina ajal. Lõunapooluse peaaegu pideva päikesevalguse abil saame suhteliselt odavalt elektrit toota, nii et meie baasil saab olema ka kunstlik valgus ja hädavajalik küttesüsteem.

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

Vesi on elutähtis ressurss, mida inimesed vajavad ellujäämiseks, seega pöörasime sellele teemale palju tähelepanu. Meie peamine idee on, et astronaudid võivad eemaldada veejää poolustest, et koos elada Kuu peal, kuid muidugi koos vajalike erivarustusega, mis on tingitud kõrgetest temperatuuridest. Siis kasutame puuriga, mille peal on päikesepaneelid (pilt 13). Sel viisil kuumutab ja tungib tööriist Kuu paksu kihi sisse. Seega saame pärast jää väljatõmbamist kasutada teisi päikesepaneele selle sulatamiseks. Seejärel saame professionaalsete seadmete abil vee filtreerida ja toota tervislikku joogivett. Me kavatseme seda protsessi teha kaks korda nädalas ja koguda ülejäänud vett reservuaari (pilt 17). Filtreerimiseks saame kasutada ka rahvusvahelise kosmosejaama vee ringlussevõtu süsteemi.

Lühidalt öeldes on toit võrdne energiaga ja meie astronaudid vajavad seda palju. Selleks, et toit oleks võimalikult tõhus, peab kosmosesse viidav toit olema kerge, kompaktne, maitsev, toitev ja ilma külmutuseta pikka aega säiliv. Kuid ükskõik kui palju toitu astronaudid Kuule kaasa võtavad, ei piisa sellest ikkagi. Seetõttu peame ka Kuu peal toitu tootma. Meie idee hõlmab hädavajalikku Kuu kasvuhoonet, mis katab atmosfääri või loodusliku vee puudumise ja kaitseb taimi kõrgete temperatuuride eest. Meie kasvuhoones regoliidis kasvatatavad taimed on kartulid ja redised (C-vitamiin), tomatid (A-vitamiin), seller (kaalium), Arabidopsis thaliana (õistaim), siidiussimunad (valk) ja salat (kaltsium), mis annavad meie kosmoselenduritele vajalikke toitaineid. Astronaudid annaksid süsinikdioksiidi hingamise teel ja eraldaksid taimedele vett oma uriinist, kasutades selleks vee taaskasutussüsteemi (Water Recycling System).

Energia kogumiseks märkasime, et Kuu peal on mõned kohad, näiteks Shackletoni kraatri serval lõunapoolusel, kus on pidev päikesevalgus, ja et vältida liiga kaua kestvate kuuööde probleemi, paigutasime oma kuulaagri sellesse lõunapooluse piirkonda. Seetõttu võiksime sinna paigutada päikesepaneelid (pilt 14), kuid meil on vaja ka mõningaid rovereid (pilt 12), et tuua energiat baasi. Seejärel saame salvestada päikeseenergiat kütuseelementidesse (pilt 16), mis võivad täislaetud kujul kesta 17 päeva järjest. Nii väldime ka Kuu varjutuste probleemi, kui Maa blokeerib täielikult päikesevalguse.

Kõige tähtsam asi, milleta inimene elada ei saa, on õhk, seega pidime selle projekti osa üle tõsiselt järele mõtlema. Kõigepealt valmistame enne Maalt lahkumist "varusid", milles on piisavalt hapnikku esimesteks päevadeks Kuu peal, ja hakkame seda saama siis, kui jõuame sihtkohta (hapnikujaam: pilt 27). Taimed on vahendid õhu tootmiseks ja neid saab kasutada nii õhu kui ka toidu saamiseks. Kuna nad võtavad aga elektrolüüsi teel üsna palju ruumi, saame kasutada ka reservuaari jäänud vett. Lisaks saame töödelda hapnikurikast regoliiti. Üks eksperimentaalselt tõestatud meetod on sulasoola elektrolüüs, mille puhul segatakse Kuu pinnas kõrgel temperatuuril kaltsiumkloriidiga, ja seejärel voolu läbi segu juhtides koguneb hapnik anoodi ümber, kus see kogutakse ära.

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

Meie kuulaagri põhieesmärk on teaduslik, kuid meie meeskond on kavandanud asula nii, et seda saaks hõlpsasti ümber kasutada, kui inimese kohalolek hakkab paratamatult Kuu pinnal kasvama. Pärast seda, kui oleme kaalunud astronoomilisi kulusid ja paljusid riske, mis on seotud esialgsete Kuu missioonidega, oleme otsustanud, et meie esimesed asukad peaksid olema teadlased ja insenerid. Me usume, et nad sobivad kõige paremini igapäevaste katsete nõuetekohaseks läbiviimiseks, samal ajal kui nad hooldavad ja täiustavad ka asula keerulisi süsteeme. Kuna inimeste Kuu missioone on üha rohkem, vähenevad kulud ning tehnoloogia areneb, muutudes tõhusamaks ja usaldusväärsemaks. Kui see juhtub, saab kuulaagrit lihtsalt laiendada, et mahutada rohkem inimesi, kellest mõned võiksid olla isegi turistid, laiendades seega inimkonna kohalolekut Kuul.

Kirjeldage oma Kuu laagri astronaudi meeskonna päeva Kuu peal.

Me peame väga oluliseks, et meil oleks hädaolukorras alati keegi ärkvel, seega oleme otsustanud, et astronaudidel on erinevad unetsüklid. Selle tulemusena jaguneb meeskond võrdselt kolme vahetusse (mis kattuvad umbes kaks tundi, kuna sel ajal koguneb kogu meeskond), nii et eksperimendid toimuvad 24/7. Olenemata sellest, millises vahetuses astronaut on, teeb ta pärast ärkamist oma hügieenitoimingud ja võtab seejärel hommikusööki meie baasi söögikohas (pilt 36). Pärast hommikusööki läheb meeskond jõusaalimoodulisse (pilt 29), kus iga liige saab vähemalt minimaalselt füüsilist koormust, et hoida end vormis ja tervena ning võidelda madalama gravitatsiooni negatiivsete mõjude vastu inimkehale. Seejärel saab iga meeskonnaliige maapealsest juhtimissüsteemist (pilt 22) oma vastavad ülesanded ja alustab tööd uurimismoodulis (pilt 21) või võib erijuhtudel minna välja Kuu keskkonda uurima. Pärast poole tööaja möödumist saab meeskond kasutada ühe tunni pikkust lõunapausi ja süüa kasvuhoonetoitu (pilt 33). Seejärel asuksid astronaudid taas tööle kuni 8-tunnise uurimisprogrammi lõpuni. Seejärel sööb meeskond õhtusööki, millele järgneb vaba aeg, mil igaüks võib valida, millega ta tahab tegeleda, et lõõgastuda (näiteks rääkida oma perega või lugeda raamatut). Et saavutada meeskonnasisest ühtsust, võiksid astronaudid kord nädalas osaleda spetsiaalsetes tegevustes, nagu näiteks filmiõhtu ja lauamängude mängimine elutoas (pilt 37). Pärast töist päeva teevad astronaudid oma hügieenitoimingud (vannituba: pilt 30) ja pöörduvad tagasi oma majutuskohta (pilt 31), et magada umbes 8 tundi, sest puhkus on Kuu pinnal valitseva stressi ja raskete tingimustega toimetulekuks ülimalt tähtis.



← Kõik projektid