moon_camp

Moon Camp Pioneers Galerii 2021-2022

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.

Team: LunarX

Kingstoni Akadeemia  Kingston upon Thames    Ühendkuningriik 15, 17   4 / 0


3D-projekti väline vaataja

Projekti kirjeldus

Meie Kuu laagri projekt keskendub teaduslikult Kuu ressursside kasutamisele, et säilitada inimese kohalolekut, ning kahe peamise eksperimendi läbiviimisele: 1.) taimede kasvamine madala g-ga keskkonnas ja 2.) Kuu regoliidi mehaaniliste omaduste uurimine. Meie baasi on võimalik edasi arendada jätkusuutlike elu- ja turismiasulate rajamiseks. 

 

Meie baasi ehitamine toimub ISRU abil, kasutades Kuu regoliiti, et kaitsta astronaute päikesekiirguse eest ja pakkuda struktuurilist tugevdust. Baasi konstruktsioon valmistatakse 3D-printimise teel, mida teostab väike robotite laevastik enne inimeste saabumist. ISRU-d kasutatakse, kuna see on majanduslikult tõhusam kui materjalide transportimine Maalt Kuule. See võib seejärel olla väravaks edasiseks Kuu uurimiseks. Meie Kuulaager koosneb kahest osast, millest üks on pinnal asuv jaam, kus asuvad juhtimismoodul (CM), sõidukite hoiumoodul (VSM) ja elamismoodulid (HM). Teises, 15 meetri sügavusel maa all asuvas sektsioonis hoitakse meie RTG-d, mis on mõeldud varuvõimsuse tagamiseks pimedate perioodide ajal Kuu tsükli jooksul, samuti täiendavate toiduvarude ja ühe meie eksperimendi jaoks.

 

Meie missioon koosneb tsüklitest, kusjuures iga uus tsükkel toob baasi neli täiendavat meeskonnaliiget. Eksperimendi 1 puhul transporditakse regoliit meie Kuu regoliidi töötlemisüksustesse (LRPU), kus analüüsitakse selle sobivust kütuse, hapniku, vee, elektrijuhtivuse ja toitainete allikana taimekasvuks. Seejärel lõhustatakse veejää hapnikuks ja vesinikuks, kusjuures jäätmeteks on metaan ja süsinikdioksiid. Katse 2 puhul tahame uurida madala gravitatsiooni ja hapniku kontsentratsiooni mõju taimede kasvule; see uuring on kasulik ka tulevastele pikaajalistele missioonidele Kuule ja Marsile, kus astronaudid peavad iseseisvalt toitu tootma. 

2.1 Kuhu soovite oma Kuu laagri ehitada?

Oleme otsustanud paigutada oma kuulaagri baasi Peary kraatri servale Kuu põhjapooluse lähedal. Kuu väikese teljepoolse kalde tõttu saab see koht peaaegu terve kuu päeva jooksul päikesevalgust, mis muudab selle ideaalseks päikeseenergia tootmiseks. Lisaks sellele on temperatuuri kõikumine serva lähedal väiksem ja vähendab meie baasi ehituskulusid. Erinevalt servadest on kraatri sügavuses madalad temperatuurid ja vähene päikesevalguse mõju, kuid seal leidub tohutul hulgal veejääd, mida saab sulatada joogiveeks või elektrolüüsida vesiniku ja hapniku saamiseks. Mõlemad elemendid on kasulikud meie rakettide raketikütusena, samas kui hapnik on eriti oluline inimeste elu ja tegevuse säilitamiseks Kuu baasis. Nende ressursside lähedus aitab vähendada nende transpordikulusid ja võimaldab rohkem aega teadusuuringutele kulutada.

2.2 Kuidas te kavatsete oma Kuu laagri ehitada? Kirjeldage tehnikaid, materjale ja oma konstruktsioonivalikuid.

Meie baasi ehitamine toimub kahes etapis. Esimene etapp on meie maa-aluste moodulite (UGM) vundamentide kaevamine, mis toimub 3D-printimise ja väikese autonoomsete robotite laevastiku juhitud kaevetööde abil. Nendes moodulites asuvad meie varurakendusseadmed ja treeningruumid; need annavad algselt energiat, et hõlbustada elamumoodulite edasist ehitamist. See aitab minimeerida katkestusi missioonis, kuna astronaudid saavad liikuda otse orbitaalsest kommunikatsioonimoodulist (OCM) otse (HM). Samal ajal, kui kogu struktuuri ehitamine on lõpetatud, saabuvad astronaudid baasi, et lõpetada selle ehitamine. Astronautide jaoks on prioriteediks sideteenuste paigaldamine Maaga ning teaduslike katsete läbiviimiseks vajalike seadmete paigaldamine. Ressursse transporditakse rakettide ja releesüsteemi abil enne ehitustööd ja nende ajal. Pärast heeliumi 3 ja haruldaste metallide kaevandamist saab Kuu baas luua kaubandusvõrgustiku, et teenida tulu, muutes baasi majanduslikult sõltumatuks. Me püüame kulude vähendamiseks eelistada kohalike materjalide kasutamist, millel on sobivad omadused. Näiteks võib baaside vundamenti ehitada Kuu regoliitist. Segades seda veega, on sellel väävelbetoonil suurem tõmbetugevus ja noorem moodul kui tsementbetoonil, mis muudab meie baasi veelgi vastupidavamaks. Lisaks sellele on meie baasi paigutus kompaktne, ohverdades esteetika funktsionaalsuse kasuks, mis kajastub meie valikus kuppelkujul, mis pakub suuremat tugevust, ehituskiirust ja arhitektuurilist tõhusust.

2.3 Kuu keskkond on astronautidele väga ohtlik. Selgitage, kuidas teie Kuu laager neid kaitseb. (maksimaalselt 150 sõna)

Kuulaagri ehitamisel kasutatakse peamiselt Kuu regoliidist valmistatud betooni, teatavate komponentide (nt lõhkeseadmete uksed või liftišahtid) puhul aga alumiiniumi. Alumiinium on suurepärane ehitusmaterjal oma kõrge Youngi mooduli ja survetugevuse ning kerguse tõttu. Suurem osa meie baasist on ehitatud Kuust, kuna see on väga mitmekülgne ja seda saab kasutada mitmes projekti valdkonnas, et aidata kaitsta meie astronaute:

1.) Katmine laagri kaitsmiseks päikesekiirguse eest

2.) kaitse meteoriitide eest

3.) baasi struktuuriline tugevdamine (kasutades AI 3D printimise meetodit, mille Space Factory on patenteerinud NASA rahastamise kaudu).

 Lisaks sellele asuvad tundlikud seadmed, nagu südame löögisagedusmonitorid ja RTG-d, UGMis, et vältida kiirguse kahjulikku mõju tundlikele seadmetele, nagu südame löögisagedusmonitorid ja RTG-d. Et veelgi vähendada meie astronautide terviseriske, ümbritsevad baasi kohalikud magnetväljad (LMF), mida toodetakse toruse kaudu. Ülehelikiiruseline plasma voog torus loob magnetmähised, mis tekitavad HM ja CM ümber magnetmulli, mis tõrjub potentsiaalselt ohtlikke ioniseeritud osakesi. 

2.4 Selgitage, kuidas teie kuulaager tagab astronautidele:

Vesi
Toiduained
Võimsus
Air

Vesi on põhiline ressurss nii meie astronautide ellujäämiseks kui ka hapniku ja vesiniku ekstraheerimiseks kütuse saamiseks elektrolüüsi abil tehtavate uuringute jaoks. Kuna meie baas on hüppelauaks edasiste Marsile suunduvate missioonide jaoks kooskõlas NASA ja ESA pikaajaliste eesmärkidega, on vee hankimine ja tootmine pöördelektrolüüsi teel ülimalt oluline püsiva planeediuurimise jaoks. Piirkonnad (nagu meie baasi asukoht), kus Kuu regoliidis või pinnal leidub rohkesti jääd, on ideaalsed vee eraldamiseks. Jääd saab sulatada ja töödelda, et see muutuks joogikõlblikuks. Samuti on baasiga integreeritud ringlussevõtusüsteem, et muuta baasi elutegevus võimalikult suletud tsükliks; see võimaldab vähendada elutähtsa vee ja hapniku raiskamist. Vesi täidab ka võtmerolli meie kasvuhoone taimestiku säilitamisel, mis toimib astronautide toiduallikana ja vaimse tervise parandamise eesmärgil rikastava tegevusena.

Esialgu tuleb see ehitusperioodide ajal maast välja viia. Edaspidi toimuvad missioonid toidu transportimiseks Maalt Kuule. Kogu toit ladustatakse UGMis ja seda saab meie liftiga toimetada HMi ja CMi. Kooskõlas ühe meie missiooni eesmärgiga moodustada Kuu peal isemajandav baas, hakatakse toiduaineid lõpuks kasvatama Kuu peal meie kasvuhoones, et suurendada Kuu baasi sõltumatust ja vähendada kaugtranspordi suuri kulusid. Astronaudid saavad nautida mitmesugust toitu alates salatitest kuni liha- ja kalaroogadeni, kusjuures enamik kergesti riknevatest toiduainetest on eelnevalt pakendatud, et pikendada nende tarbimisaega. huvitav on ka uurida, kuidas taimed, puu- ja köögiviljad kasvavad madala g-ga keskkonnas.

See tuleb erinevatest allikatest. Märkimisväärne osa energiast saadakse päikesest, kasutades monokristallilisi päikesepaneele, kuna päikesepargi asukohtades on peaaegu pidev päikesevalgus. Täiendavalt kasutatakse Kuu temperatuurivahetusi ära kasutades soojuslike hoorattaid. Lisaks sellele on võimalik kasutada piesoelektrilisi materjale, mis katavad Kuu baasi infrastruktuuri ja ka teekatet, mille üle LR korrapäraselt sõidab, et muundada mehaaniline pinge, mis tuleneb osakeste kokkupõrkejõust, elektrivooluks, olles samal ajal täiendavaks kaitsekihiks. RTG-d pakuvad varuvõimsust hädaolukorras või tippnõudluse ajal. Tüüpilised energiavajadused ulatuvad hinnanguliselt 100kwh kuni 10MWh, sõltuvalt baasi pikaajalisest suurusest ja nõudmistest, seega on võimalikult mitmekesine energiaallikas väga oluline, et püsivalt Kuu peal viibida.

Esialgu transporditakse hapnikku Maalt Kuule transpordivahendite kaudu, mis ühendatakse OCMiga, seejärel varustab meie Kuu maandur baasi hapnikuga. Kuu pinnalt saadavat jääd saab sulatada ja elektrolüüsida, et toota hapnikku, mis täiendab seda välist varustust. Samuti uurime võimalusi kasutada kasvuhoones kasvatatud tsüanobaktereid koos sünteetiliste mikroobidega, mis põhinevad hiljutistel teadusuuringutel, fotosünteesiks, et taaskasutada astronautide aeroobse hingamise käigus vabanevat süsinikdioksiidi ja toota rohkem hapnikku. Selle täiendamiseks kaalume NASA MOXIE täiustatud versiooni kasutamist, mis suudab süsinikdioksiidi elektrolüüsi abil toota hingamiskõlblikku õhku. Kogu üleliigset õhku hoitakse EVA-de või hädaolukordade jaoks. Kaks eespool nimetatud tehnikat, mis kasutavad mikroobe ja MOXIE-d (suurendatud kujul), võimaldavad lõpuks luua baasi, mis ei sõltu hapniku varustamisest Maalt. Õhukao piiramiseks ümbritsevasse keskkonda on HM ja CM varustatud alumiiniumist valmistatud õhukindlaid lõhkeklappe.

2.5 Selgitage, mis oleks teie kuulaagri peamine eesmärk.

Kuulaagri üldine eesmärk on luua astronautidele elamiskõlblik ala, kus nad saaksid teha teaduslikke uuringuid, sealhulgas uurida Kuu gravitatsiooni ja tingimuste mõju inimese anatoomiale ning Kuu regoliidi materiaalsete omaduste, eelkõige ehitusmaterjali ja võimaliku elektrijuhtivuse kohta. Seejärel saab seda arendada suuremaks elamispiirkonnaks tulevaste põlvkondade jaoks ja potentsiaalselt saada majanduslikku kasu Maa turistidest, kes saavad külastada Kuu baasi. Lisaks sellele näeme meie baasi hüppelauana tulevaste Marsile ja kaugemale suunduvate missioonide jaoks, kasutades ära madalamaid stardikulusid Kuult ning lühemat keskmist reisi kestust ja paindlikumaid stardiaegasid. Kokkuvõttes on meie baas:

  1. viia läbi katseid, mis suurendavad meie arusaamist madala g mõju kohta inimese anatoomiale ja Kuu regoliidi materiaalsetele omadustele.
  2. Olla isemajandav, et toetada inimkonna kasvavat laienemist teistes maailmades.
  3. Silda praeguste Marsile suunduvate robotmissioonide ja võimaliku inimese Marsi pinnal viibimise vahele. 
3.1 Kirjeldage oma Kuu laagri astronaudi meeskonna päeva Kuu peal.

Astronaudid ärkavad kell 6 hommikul ja täidavad rutiinseid ülesandeid. Hommikusöök ja ülejäänud toitlustamine toimub nii baasis kasvatatud toidu kui ka Maalt transporditud toiduga. Hommikul jagatakse meie neljast astronaudist koosnev rühm kaheks ja tehakse katseid. Rühm 1 toob tagasi Kuu regoliidi EVA-st ja teeb katseid, et testida nende omadusi, näiteks nende tõmbetugevust ja seda, kas neid saab kasutada kiirguse eest kaitsmiseks või elektri juhtimiseks. Rühm 2 töötab kasvuhoones, et jälgida sünteetiliste ja kunstlike mikroobide kasvatamist ja taimede kasvu. See hõlmab ka söödava toidu varude uurimist, optimaalseid tingimusi põllukultuuride ja taimede kasvatamiseks ning Kuu materjalide kasutamist nende kasvatamisel. Kaks rühma teevad eksperimente rotatsiooni korras, sest see võimaldab kõigil neil saada põhjalikku ülevaadet kogu baasi toimimisest. Tulemused salvestatakse pärastlõunal toimuvate analüüside jaoks.

 

Mõlemad rühmad tulevad lõunaks tagasi baasi. Lõunasöögi ajal toimub videokõne maapealse kontrolliga. Selles konkreetses videokõnes lükkavad nad hapniku- ja toiduvarude täiendamise edasi, kuna baas on lõpuks ometi suutnud kasvuhoone kaudu iseseisvalt toitu toota. Pärast lõunasööki hoiavad astronaudid füüsilist vormi vastupidavustreeningu ja jooksurajal jooksmise abil. Teise eksperimendi raames mõõdetakse nende tervislikku seisundit, näiteks südame löögisagedust, kopsumahtu ja vererõhku, et hinnata madala g-keskkonna pikaajalist mõju inimese anatoomiale. Nad eeldavad, et tulemused näitavad luukoostise halvenemist aja jooksul koos lihaste atroofia tõttu; neid andmeid saab kasutada edasiste Kuu missioonide kavandamisel, mis vähendavad selliseid kahjulikke mõjusid tervisele, nagu kunstlikult tekitatud gravitatsioon tsentrifuugiga eluruumide kaudu. Pärast lõunat analüüsivad astronaudid Kuu regoliidi eksperimendi tulemusi, märkides ära elektrijuhtivuse ja soojuspaisumise; need andmed edastatakse seejärel Maa maapealsesse kontrolliasutusse edasiseks analüüsiks. Pärast seda tegelevad astronaudid meeskonnatööga CM-is, et säilitada head suhtlemis- ja koostööoskused;Oluline on säilitada meeskonnasiseseid häid suhteid ka sellistel pikematel missiooniperioodidel nagu see. Pärast õhtusööki vestlevad nad oma lähedastega Maal. Hea vaimse tervise säilitamiseks on väga oluline, et nad suudaksid pikaajalisel missioonil olles tulla toime koduigatsusega.

Muud projektid:

  SAFA UBEDA

 

  EEPP SAGRADA FAMILIA
    Hispaania
  Projekt "Aeneas"

 

  Keskkool "P. Kr. Javorov"
    Bulgaaria
  SD Kuu baas

 

  IES PRINCESA GALIANA
    Hispaania
  LunarEclipse

 

  Baghdati avalik kool #2
    Gruusia