moon_camp
avastus interaktiivne pilt

Moon Camp Pioneers 2022 - 2023 Projekti galerii

 

Moon Camp Pioneers võistlusel on iga meeskonna ülesanne 3D-disainida täielik Moon Camp, kasutades selleks enda valitud tarkvara. Samuti peavad nad selgitama, kuidas nad kasutavad kohalikke ressursse, kaitsevad astronaute kosmoseohtude eest ning kirjeldavad oma Kuulaagri elu- ja tööruume.

Cosmic Oasis

Kingstoni Akadeemia  Kingston upon Thames-Surrey    Ühendkuningriik 17, 16   6 / 1 Inglise keeles
3D projekteerimistarkvara: Blender


3D projekti väline vaataja


1.1 - Projekti kirjeldus

Selle projekti eesmärk on katsetada 6 astronauti jaoks mõeldud isemajandavat baasi. Selle missiooni peamised katsed on päikesetuule mõju uurimine Kuu pinnale ning ekstreemsete elupaikade jaoks kasvatatud geneetiliselt muundatud põllukultuuride kasvatamine. Meie teadustöö hõlmab hiljuti avaldatud teadusajakirju, milles uuritakse praeguseid ja tulevasi arenguid arenenud robootika, kohapealse ressursikasutuse (ISRU) ja materjaliteaduse valdkonnas. Meie baas on hüppelauaks tulevastele teadusuuringutele ja kavandatud missioonidele nii Kuu kui ka Marsi pinnal, mis on kooskõlas ESA ja NASA eesmärkidega saata lähitulevikus inimesed tagasi Kuule ja Marsile. Meie baas keskendub peamiselt teadusuuringute eesmärkidele, kuid on olemas ka võimalused kommertsprojektide jaoks, nagu haruldaste muldmetallide kaevandamine, mida saaks kasumlikult Maale eksportida, et luua jätkusuutlik Kuu majandus, mis soodustaks tulevasi investeeringuid Kuu teadusuuringutesse.

1.2 - Miks sa tahad ehitada kuulaagrit? Selgitage oma Kuulaagri põhieesmärki (näiteks teaduslikel, ärilistel ja/või turismieesmärkidel).

Baasi keskne eesmärk on lihtsalt olla tõestus kontseptsiooniks iseseisva baasi loomiseks, mida saaks tulevikus kasutada mõnel teisel taevakehal.

Kuna Kuu täiesti olematu atmosfäär on väga lähedal selliste planeetide nagu Marsi madala atmosfääri tasemele - umbes ≈0,02 kg/m3 , mis on peaaegu tähtsusetu -, uurime ka päikesetuule mõju. Päikesetuule iOn Reading Device (ehk SWORD) abil jälgime päikesetuule kokkupõrkeid Kuuga, nii et saame vaadata päikesetuule mõju, mida võib olla vaja teada tulevaste projektide jaoks teiste taevakehade kohta.

SWORD on loodud "Solar Orbiting Heliospheric imager" ehk "SoloHi" alusel. See kasutab kuut eraldi sisemist andurit Päikese aktiivsuse ja vabanemise jälgimiseks ning paari andurit, mis mõõdavad plasma- ja magnetvälju.

2.1 - Kuhu soovite oma Kuu laagri ehitada? Selgitage oma valikut.

Baas ehitatakse Amundseni kraatri servale. See hakkab paiknema palju väiksemal kraatril, mis asub otse Amundseni kraatri kõrval.
Baasi 3D-kujunduses on kasutatud selle nimetamata kraatri soojuskaarti, mis on kujundatud mõõtkavas.
Selle kraatri koordinaadid on 84,5°S 82,8°E.
Väiksema kraatri kasutamise mõte on see, et me saaksime palju väiksema vaevaga ehitada mitu kihti maapinna alla.

NASA ja ESA Kuu pildistamise skaneeringute kohaselt on kraatris ja selle ümbruses leitud vett (Kuu jää kujul). Lisaks sellele on NASA aruannete kohaselt kindlaks tehtud, et see koht on peaaegu pidevalt päikesekiirguse käes.

2.2 - Kuidas te kavatsete ehitada oma Kuu laagri? Mõelge, kuidas te saate kasutada Kuu loodusvarasid ja milliseid materjale peaksite Maalt tooma. Kirjeldage tehnikaid, materjale ja oma konstruktsioonivalikuid.

Meie baasi ehitamist alustatakse mehitamata missioonina - enne astronautide maandumist. Kasutades ESA poolt kontrollitud robootikat, ehitame põhiraamistiku, mis on astronautide ajutiseks eluruumiks enne baasi täielikku rajamist.

Pärast seda esialgset ehitusetappi hakkavad astronaudid elama selles põhiraamistikus, kui me 3D-trükime osad, et jätkata ruumide ehitamist nii käsitsi kui ka robootika abil. Üheks väljakutseks oleks baasi maa-aluste alade ehitamine, mis nõuab märkimisväärset kaevamistööd. See kaevatakse kraatri külge.

Aluse seinad ehitatakse kolmekihiliselt ja me kasutame selleks kolme materjali:

1) Kõige sisemine kiht on polüvinülideenfluoriidist - mittereaktiivne, termiliselt stabiilne termoplast. Vaatamata oma tugevusele on plast väga kerge ja seega saab suuri koguseid korraga üle kanda, ilma et kosmoselennule tekiksid märkimisväärsed lisakulud. 

2) Keskmine kiht oleks suhteliselt õhuke süsinikkiud + räni võre, mis on väga kerge ja uskumatult plastne, mis muudab selle kasulikuks ja suure kasuteguriga materjaliks. Kuna tegemist on kerge ja õhukese materjaliga, on see lahtiselt transportimiseks väga ruumisäästlik.

3) Kõige välimine kiht ehitatakse 3D-prinditud Kuu regoliidist, mida Talaria droonid koguvad pinnalt. Me saame seda segada sarnaselt betooniga, et luua regoliitbetoonikiht, mis katab baasi väliskülje.

2.3 - Kuidas kaitseb ja pakub teie Kuu laager teie astronautidele kaitset ja kaitset Kuu karmi keskkonna eest?

Astronautide kaitsmiseks füüsiliste kokkupõrgete eest kasutame oma konstruktsioonis kahte konkreetset materjali: Seinte vahele paigaldatakse õhuke, kuid paindlik süsinikkiust ja ränist valmistatud võre, mis kaitseb füüsiliste löökide eest. Süsinikkiu paindlik olemus annab sellele pehmendava efekti - see pikendab märkimisväärselt mikrometeoriidi kokkupõrke aega ja vähendab seega oluliselt mõjuvat jõudu. See vähendab ohtu, et mikrometeoriit murrab ruumi. Lisaks sellele on süsinikkiust võre juhtiv ja seega saab seda kasutada sensorina, et tuvastada aluse võimalikke kahjustusi. Kuna suur osa alusest asub allpool maapinda, on see ka looduslikult kaitstud selle kohal oleva maapinna eest.

Seoses ruumi sissemurdmisega on aluse ventilatsioonisüsteem kavandatud nii, et see sulgeb ruumi automaatselt, kui süsinikkiust võre sisse põimitud andurid käivituvad. See tähendab, et kahjustatud ruum ei kaota hapnikku ja baasi hapnikuvarustus jääb stabiilseks. Lisaks sellele tagab enamikus ruumides olev miniatuurne foto-bioreaktor varuhapniku, kui ventilatsioonisüsteem peaks välja kukkuma.

UV-kiirguse eest kaitsmiseks on aluse siseseinad valmistatud UV-kindlast polüvinülideenfluoriidist. See plastik on nii uskumatult tugev (5-aastase pideva kasutuse jooksul kulub umbes 0,3%) kui ka UV-kindel, mis takistab astronautidel saada kahjulikku läbitungivat UV-kiirgust.

3.1 - Kuidas tagab teie Kuu laager astronaudidele jätkusuutliku juurdepääsu põhivajadustele, nagu vesi, toit, õhk ja energia?

Vesi
Vett kasutatakse suletud süsteemis. Kasutades vetikafarme ja väikestes kogustes keemilist töötlemist, puhastame pidevalt vett, et see jääks joogikõlblikuks. Täiendav vesi, mida varudesse lisada, saadakse Kuu jääst, mida me saame sulatada, et sellest vett eraldada. Vesi tuleb muuta joogikõlblikuks, filtreerides välja kahjuliku Kuu regoliidi, mis võib olla jää sees kinni.

Toiduained
Esialgu kasutatakse toitu dehüdreeritud toidu varudest, mis tulevad astronautidega kaasa. See annab neile ajapikenduse, enne kui nad hakkavad end ise varustama. Kui põllumajandus on üles seatud ja saak hakkab tulema, tuleb suurem osa toidust geneetiliselt muundatud põllukultuuride kasvatamisest ja vesiviljelussüsteemi kaladest. Põllumajandus kasutab akvakapoonilist süsteemi, kus kalad ja taimed töötavad sümbioosis, kusjuures taimed puhastavad kalade vett ja kalad annavad CO2. Tagavaraks on veel mõned dehüdreeritud toidud.

Air

Hapnik baasis saadakse vetikafarmist. Vetikad - Chlorella Vulgaris - tarbivad farmi kaudu pumbatud süsinikdioksiidi ja kasutavad seda fotosünteesiks, vabastades hapnikku. Üleliigne hapnik ladustatakse mahutites, mis täidavad neid hapnikuga, mida saab kasutada hädaolukorras.
Selliseid tingimusi nagu niiskus ja rõhk jälgitakse tähelepanelikult ja neid saab käsitsi reguleerida.

Võimsus: 

Päikesepaneelid muudaksid päikesevalguse elektrienergiaks, samas kui päikesesoojuse tehnoloogiat saaks kasutada vee või muude vedelike soojendamiseks erinevatel eesmärkidel, näiteks elektri tootmiseks vajaliku auru tootmiseks või eluruumide kütmiseks. Neid taastuvaid energiaallikaid kasutades saame vähendada vajadust kulukate ja ebausaldusväärsete alternatiivide, näiteks fossiilkütuste või tuumaenergia järele ning edendada jätkusuutlikumat tulevikku Kuu uurimisel ja asustamisel.

 

3.2 - Kuidas kavatseb teie Kuu laager tegeleda astronautide poolt Kuu peal tekkivate jäätmetega?

Tahked jäätmed viiakse läbi veevarustussüsteemi taluhoonesse. Põllumajandushoones hakkavad koprofaagilised ussid sööma tahkeid jäätmeid, mida saab seejärel kasutada biobetooni tootmisel. Kõik tahked jäätmed suunatakse läbi selle süsteemi, nii et muid kõrvaldamisvahendeid ei ole vaja kasutada. Samas saame kasutada tahkeid jäätmeid ka farmide väetamiseks, kui see on vajalik. Samuti saab ussid kasutada akvakapoonikasüsteemi kalade toitmiseks.

Vedelaid jäätmeid juhitakse läbi vetikafarmi. Kui vedeljäätmed läbivad vetikatorusid, eemaldavad vetikad sellest kõik lämmastikjäätmed, sealhulgas kahjulikud elemendid, nagu ammoniaak. Seejärel töödeldakse see vesi keemiliselt, et muuta see joogikõlblikuks, enne selle tagasijuhtimist torustikusüsteemi.

3.3 - Kuidas teie Kuu laager hoiab sidet Maa ja teiste Kuu baasidega?

Raadiolained on olnud esmane sideviis astronautide ja ESA missioonikontrolli vahel. Raadiolained on elektromagnetilised lained, mis suudavad liikuda läbi vaakumi, mis muudab nad ideaalseks kosmoseside jaoks, samuti on nad võimelised edastama andmeid pikkade vahemaade taha. Kuu astronautidega suhtlemiseks kasutab ESA maapealsete antennide ja Maa ümber tiirlevate satelliitside võrku. Maal asuvad antennid saadavad raadiosignaalid releesatelliitidele, mis seejärel edastavad signaale baasantennidele. See võimaldab tõhusat sidet ESA ja Cosmic Oasis vahel. Varasemad ESA ja NASA projektid on kasutanud raadiotehnoloogiat samal viisil. Kuigi kosmoseside jaoks arendatakse ka muid tehnoloogiaid, näiteks lasersidet, jäävad raadiolained selle projekti puhul esmatähtsaks meetodiks.

4.1 - Millise(te) teadusliku(te) teema(de) uurimisvaldkonda(d) teie Kuu laagris keskenduks(id)? Selgitage, milliseid katseid kavatsete Kuu peal teha (näiteks geoloogia, madala gravitatsiooniga keskkonna, bioloogia, tehnoloogia, robootika, astronoomia jne teemadel).

Päikesetuuled on laetud osakeste voog, mida Päike pidevalt kiirgab ja mis mõjutab oluliselt Kuu pinda ja keskkonda. Nende andmete analüüsimiseks kasutatakse seadet nimega Solar Wind Ion Reading Device (ehk SWORD). Konkreetselt keskendub projekt päikesetuulest põhjustatud pinnalaengu ja sellega seotud kahjulike mõjude analüüsimisele . Projekti käigus kasutatakse arvutisimulatsioone, et uurida nende nähtuste taga olevaid mehhanisme. Uurimistulemused aitavad parandada meie arusaamist Kuu keskkonnast ja annavad ülevaate päikesetuulte mõjust teistele õhuta kehadele meie päikesesüsteemis ning annavad teadmisi tulevaste Kuu ja Marsi elupaikade ehitamiseks.

Lisaks sellele on Kuu karm keskkond koos madala gravitatsiooni, äärmuslike temperatuurikõikumiste ning atmosfääri ja vee puudumise tõttu põllukultuuride kasvatamisel väga keeruline. Seetõttu uurime ka erinevate geneetiliselt muundatud põllukultuuride kasvu Kuu tingimustes ning analüüsime nende kasvu ja saagikust võrreldes geneetiliselt muundamata põllukultuuridega. Projekti käigus uuritakse ka geenitehnoloogiliste meetodite potentsiaali suurendada põllukultuuride vastupidavust ja kohanemisvõimet Kuu keskkonnas. Kõnealuste teadusuuringute tulemused võivad avaldada olulist mõju tulevastele pikaajalistele kosmoseuuringute missioonidele ja jätkusuutliku põllumajanduse arendamisele kosmoses. Mõistes geneetiliselt muundatud põllukultuuride potentsiaali Kuu põllumajanduses, saame sillutada teed jätkusuutlikumale ja iseseisvamale inimese kohalolekule Kuul ja kaugemalgi.

5.1 - Mida sisaldaks teie astronautide koolitusprogramm, mis aitaks valmistada astronaudid ette Kuu missiooniks?

Hädaolukorra menetlused: Astronaudid peaksid olema valmis tegutsema hädaolukordades, nagu seadmete rike, meditsiinilised hädaolukorrad ja evakueerimine.
Psühholoogiline koolitus: Astronaudid veedavad pikki perioode isolatsioonis ja vangistuses. Psühholoogiline treening aitab neil isolatsiooniga toime tulla, stressi all töötada ja säilitada positiivset suhtumist.
Füüsiline treening: Astronaudid peavad läbima ESA tüüpilise füüsilise treeningu.
Teaduslik koolitus: SWORDi kasutamine peaks olema võimalik kõigile kuuele astronaudile. Vajalik oleks selle kasutamise ja hoolduse alane väljaõpe.
Turvalisuse huvides oleks vajalik ka fotobioreaktori kasutamise koolitus, et pidev hapnikuvarustus oleks kergesti taastatav.
Eluabi süsteemid: Kuu missioon nõuab isemajandavat elupaika, mis toetab inimelu. Astronaudid peaksid olema koolitatud kasutama selliseid elutegevust toetavaid süsteeme nagu õhu ja vee ringlussevõtt, toidu tootmine ja jäätmekäitlus.

5.2 - Milliseid kosmosesõidukeid vajab teie tulevane Kuu missioon? Kirjeldage oma Moon camp-s leiduvaid sõidukeid ja mõelge, kuidas te reisite Maale ja Maalt ning uurite uusi sihtkohti Kuu pinnal.

Talaria
Talaria on kaugeleulatuv droonimudel, mis töötab päikeseenergiaga. Tegemist on mitmeotstarbelise drooniga, mis kasutab robotkäte komplekti kivide ja Kuu jää kogumiseks kaugelt. Droon on kaugjuhitav kommunikatsiooniruumist, kust saab otsest videosidet.
Päikeseenergia ja kaugside tähendab, et see võib ekspeditsioonidel viibida pikka aega baasist eemal. Selle tagaosas asuv jahutatud ladustamisruum võimaldab tal naasta sihtmaterjalidega, näiteks Kuu jääga.

Aegis
Aegis on pikamaasõiduki mudel, mis töötab aku abil. Akut saab laadida ka sõiduki peale paigaldatud päikesepaneelide abil.
Seda juhib üks inimene, kuid kuni kolm inimest võivad sõidukis pikemat aega elada, kuna sellel on vajalikud magamisruumid. Sellel on suur hapnikuvaru ning dehüdreeritud toit (ja vahendid selle rehüdreerimiseks).
Kuna Aegise reisijad ei kanna kosmoseriietust, on see õhukindel ja soomustatud, et kaitsta igasuguse rikkumise eest.

Iokheira
Iokheira on lühimaa-vaatlusauto, mis mahutab kuni kaks sõitjat. See on avatud ja võimaldab väga kiiret lühikese vahemaaga liikumist. Sõiduk liigub kiiresti, kuid ei mahuta märkimisväärset lasti, seda kasutatakse uuringuteks. Seda saab kasutada ka SWORDi kandmiseks pikkade vahemaade jälgimiseks.

Talos
Talos on rakett, mida kasutatakse Maale tagasipöördumiseks. Kui baas on rajatud, trükitakse Talose osad individuaalselt 3D-trükiga, et ehitada rakett, mis on võimeline hädaolukorras astronauti ohtu sattumise korral Maale tagasi pöörduma. Kuna baas on isemajandav, ei ole vaja Maalt varusid baasi tuua.

Muud projektid: