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.

MRLB

  Esimene koht - ESA liikmesriigid

Gümnaasium Nad Aleji  Praha-Praha    Tšehhi Vabariik 13, 15   2 / Inglise keeles
3D projekteerimistarkvara: Fusion 360


3D projekti väline vaataja


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


https://www.osymo.com/moonbase

Youtube Video Link:


1.1 - Projekti kirjeldus

Üks ESA panus Artemise programmi võiks olla väike Kuu-põhine kosmoseaparaat. varjupaik, mis hiljem muudetakse Kuu baasiks. Esitame sellise kuuvarjupaiga kahele astronautile.

Peamine kriteerium oli, et katte saaks Kuule transportida EL3 abil, mille kandevõime Kuule on 1,5 tonni. Meil ei õnnestunud seda kaalupiirangut täielikult täita, kuid ei ole ebareaalne, et pärast edasisi muudatusi ja konstruktsiooni arendamist suudetakse see piir ületada. Arvestades nii väikest kaalu, on varjendi varustus väga lihtne, kuid see võib Kuu uurimise algstaadiumis oma eesmärki hästi täita.

Varjupaik koosneb kinnisest moodul ja pitseerimata veranda. Moodulis asub suurem osa varustusest ning meeskond elab ja töötab seal. Mooduli kohal on veranda, mis on välivarustuse, kohapealseks analüüsiks mitte ettenähtud proovide jms ladu. Meeskond läheb moodulist varjualusesse ja sealt pinnale mooduli laes asuva ebakonventsionaalselt paigutatud õhuluku kaudu. See lihtsustab kiirguskilbi ehitamist ja lihtsustab üldist konstruktsiooni.

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

Kuu koloniseerimine toob meile palju kasu. Sellest saab hüppelaua Päikesesüsteemi uurimiseks. Kuu baasi rajamise käigus tehtud avastused ja tehnoloogiad aitavad meid ka Maal.

Meie varjupaiga eesmärk on luua Kuu peal baas, mille ümber saab ehitada edasisi asulaid. Sellel katsetatakse kõiki vajalikke tehnoloogiaid teiste moodulite ehitamiseks.

Tulevikus kavatseme baasi kasutada peamiselt teaduslikel ja tehnilistel eesmärkidel. Seal hakatakse välja töötama tehnoloogiaid Marsile minekuks. Kasutades ISRU-d, saame ehitada Kuu peal terveid sonde ja saata need Päikesesüsteemi. Me saame töötada uute täiustatud elutegevussüsteemide kallal või teha infrapuna-astronoomiat. Oluline on ka kaubanduslik kasutamine, mis tagab baasi rahastamise tulevikus.

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

Varjupaik on valmistatud maksimaalselt 5 päeva pimedaks, nii et baasi asukohavalikud on tegelikult väga piiratud mõne lõunapooluse piirkonnaga, nimelt Shackletoni kraatri servaga. Kui see oleks pimedas kauem kui viis päeva, külmutaks see ära. Kuna päikesepaneel on 18 m kõrgune, on see isegi kauem valgustatud kui ülejäänud baas.

Valgustus on ainus piirav kriteerium varjualuse asukoha suhtes, kuid tuleb kaaluda edasist arengut, mis vajab juurdepääsu veejääle püsivalt varjulistes piirkondades. Õnneks vastab Shackletoni kraatri serva ka sellele kriteeriumile.

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.

Varjupaik tuuakse täielikult Maalt. See käivitatakse Ariane 6 + EL3 või pigem Ariane NEXT + EL3 (või mõni EL3 järeltulija) abil. Pärast starti ja möödalendu Kuule maandub EL3 koos varjualusega ja seejärel laaditakse see EL3-lt maha. Me ei ole veel täpselt projekteerinud varjendi mahalaadimismehhanismi, sest me ei tea, milline EL3 täpselt välja näeb.

Ainus asi, mida kasutatakse varjendi "ehitamiseks", on Kuu regoliit kui kiirguskilp. Lõpuks paigutatakse 16 kotti regoliiti varjupaiga ümber, mis annab 0,5 meetri suuruse kiirguskaitse. Kotid täidetakse RASSORi ekskavaatoriga. See liigutab kuni 700 kg regoliiti päevas. Iga kott sisaldab 1200 kg regoliiti. Esimese missiooni ajal täidetakse ainult neli kotti magamiskambri ümber, mis võtab aega 7 päeva. RASSOR kogub alati regoliiti ja sõidab seejärel rambiga üles kottide otsa, kus ta regoliit maha lükkab. Meeskond peab pärast iga koti täitmist rambi ümber paigutama. Ülejäänu toimub autonoomses režiimis.

Varjendi ehitamisel kasutasime peamiselt kerget, kuid tugevat süsinikkomposiiti, mis võimaldas meil vähendada üldist kaalu.

Tulevikus ei kasutata kotte enam kiirgusvarjestuseks, vaid 3D-printimist regoliitist. Seda saab kasutada rändurite garaažide valmistamiseks ja sellega saab luua kaitset täispuhutavatele elupaikadele.

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

Kuul kohtame mitut liiki kiirgust, nimelt GCR, SPE ja sekundaarne kiirgus, mis tekib pärast GCR või SPE ja materjalide vastastikmõju. Arvestades missiooni lühikest kestust (14 päeva), on GCR-st saadav doos vastuvõetav (nagu me tänu Apollole teame). Probleemiks oleks see, kui meeskonna sisemuses oleks tabanud SPE. Kuigi tõenäosus on väike, võib see olla fataalsete tagajärgedega. Seetõttu lisatakse esimese missiooni ajal 0,5 m regoliitkate ümber meeskonnaruumide ja järgnevate missioonide ajal täiendatakse seda ümber kogu varjendi. Sellest piisab, et kaitsta väiksemate päikesetormide eest. Kui missioonid muutuvad pikemaks, on vaja lisada täiendav varjestus suurte tormide vastu.

Mikrometeoroidid on Kuu kosmoses vähem levinud ja orbitaalset prahti ei esine üldse, nii et 3 mm süsinikkomposiit ja MLI peatavad need. Regoliitkatte lisamine suurendab ohutust veelgi.

Veranda on kaitseks tolmu eest. Selle sisemus on poolpuhas ja toimib muuhulgas ka hoiukohana asjadele, mis ei pruugi moodulis olla. Astronautid puhastavad end enne veranda sisenemist hoolikalt. Sisse sattuv tolm filtreeritakse välja atmosfääri elavdamise süsteemi abil, täpsemalt filtri abil, mis asub igas liitiumhüdroksiidikanistris. Atmosfääri revitaliseerimissüsteemi väljund asub meeskonnaruumides.

Teine aspekt on termiline keskkond. Meeskonna tuledes viibimise ajal on varjualuse süsteemidel 8 kW sisendvõimsus, mis tuleb välja kiirata. Kasutame 10 m pikkust radiaatorit liigse soojuse kiirgamiseks. Viie päeva jooksul, mil meeskond ei viibi pimedal ajal, kaotab kate 48 kWh, mida tuleb varustada liitium-ioonakudega, et süsteemid ei külmuks.

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

Puhast õhku annab atmosfääri kontrollsüsteem. Hapnikku antakse 40 MPa rõhu all olevatest survemahutitest. Missiooniks on vaja 23 kg hapnikku, koos reserviga on paakides 35 kg hapnikku. See doseeritakse õhu taaselustamise sektsiooni nii, et kontsentratsioon atmosfääris on 21%. CO2 eemaldatakse LiOH abil. Meeskond toodab ühe missiooni jooksul 29 kg CO2, mille püüdmiseks on vaja 32 kg LiOH-i, pärast 48 kg reservi lisamist.

Lämmastikku tuleb täiendada 10% õhuluku lekete tõttu tsükli kohta. Kaanes on 20 kg varu.

Toit imporditakse Maalt. Igaks päevaks valmistatakse 3 toidukorda, kokku 84 toidukorda missiooni kohta. Iga söök kaalub 0,8 kg.

Vesi on ainus ringlussevõetav kaup. Iga meeskonnaliige tarbib 4,4 kg vett päevas. Vett toodetakse rohkem kui tarbitakse, sest seda tekib LiOH ja CO2 reageerimisel ja hingamisel. Puhast vett kulub päevas 8,8 kg ja toodetakse 12,7 kg. Puhastatav vesi tuleb WC-st (uriin) või soojusvahetist (atmosfäärikondensaat). Kondensaat sisaldab piisavalt vähe aineid, et seda saab puhastada otse edasiosmoosi abil. Uriin destilleeritakse kõigepealt vaakumis. See, mis jääb pärast osmoosi järele, puhastatakse uuesti vaakumdestillatsiooni abil. Süsteemi kasutegur on üle 80%, seega toodetakse alati rohkem vett kui tarbitakse.

Baassüsteemide võimsus on 8 kW, mis on pool sellest, mida IROSA suudab pakkuda. Osalise raskuse korral ei saa seda ilma muudatusteta kasutada, kuid seda kasutatakse võrdlusalusena.

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

Jäätmed on Kuu peal keeruline asi, sest me ei saa lasta neil atmosfääris ära põleda nagu ISS-i puhul. Samuti on Kuule toomine kallim, seega tuleb sellega mõistlikult ümber käia. Meeskond tekitab umbes 20 kg jäätmeid mahuga 0,2 m3 ühe missiooni kohta. Kuigi praeguses varjendis ei saa seda kuidagi taaskasutada, hoiame seda konteinerites ja hoiame seda edasiseks kasutamiseks verandas. Jäätmed koosnevad peamiselt paberi- ja plastpakenditest või toidujääkidest, millest on võimalik saada süsinikku, mida Kuu peal harva leidub. Me saame kasutada plasti, mida saab hiljem taaskasutada ja kasutada 3D-printimiseks. Samamoodi ladustatakse tualettruumi tahkeid jäätmeid, mis on tulevikus väärtuslikud taimede kasvatamiseks. Uriin võetakse taaskasutusse joogiveeks.

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

Me kasutame sidepidamiseks Moonlight'i tähtkuju, mille kaudu saadetakse peamiselt andmeid varjupaigast. Sellele vaatamata on kilp piiratud režiimil võimeline otse Maaga suhtlema. Samuti kasutame Moonlight'i positsiooni määramiseks. Alati on võimalus astronaudil või liikuril suhelda varjendiga otse, kuid põhiline valik on Moonlight, ka seetõttu, et inimese kõrguselt on horisont Kuu peal vaid 2,4 km kaugusel.

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).

Nagu alguses öeldud, on selle varjualuse peamine eesmärk saada alus, mille ümber edasi ehitada, seega on teaduslik varustus üsna minimalistlik. Peamised huvivaldkonnad on seega geoloogia ja kohalike ressursside kasutamise võimalused. Neid teadmisi kasutatakse edasise asustuse käigus.

Varjupaigas asub laboratoorium, kus on kindakast pinnaproovide uurimiseks ja nende ettevalmistamiseks edasisteks katsetusteks. Kindaalkastis on proovide uurimiseks fluorestsentsmikroskoop. Kindakast on valmistatud nii, et proovid ei puutu üldse kokku varjualuse sisemusega. Teine osa laborist on kasvukamber, kus uuritakse taimede kasvatamist Kuu keskkonnas. Näiteks saab uurida kasvatamist regoliidis. Laboratooriumis on ka väike ahju ja press, mille abil katsetatakse regoliidi paagutamist erinevates tingimustes ja selle hilisemat tugevust. See annab väärtuslikke andmeid, mida saab edaspidi kasutada 3D-printimise arendamiseks regoliitist.

EVA jaoks mõeldud tööriistade hulka kuuluvad haamrid, tangid, sõelad, tuumapuurid ja muud geoloogilised uurimisseadmed. Saadaval on ka spektromeetrid kivimite kiireks analüüsiks. Baasi välisküljel võivad asuda vahendid kosmosevarustuse või mikrometeoroidide kokkupõrgete mõõtmiseks.

Tulevikus lisanduvad meditsiiniseadmed, muud kivimite uurimise seadmed, nagu elektronmikroskoop, ning füüsika ja keemia osalise raskusastmega uuringud. Hiljem hakatakse meie baasis tegelema astronoomiaga.

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

Koolitus hõlmab eelkõige õppimist varjupaiga üksikute süsteemidega. On vaja õppida, kuidas käituda talitlushäire korral ja kuidas seda parandada. Järgnevalt õpetatakse üksikuid toiminguid. Esimese missiooni peamisteks eesmärkideks on regoliidist kiirguskilbi loomine, seega harjutatakse tööd Kuu väliskeskkonnas ja tööd RASSORiga. Viimane koolitusvaldkond on teadus. Meeskond peab läbima ulatusliku geoloogiakursuse (kui pardal ei ole geoloogi), et saada teadusele pühendatud piiratud ajast parimad tulemused. Väljaõpe võib toimuda ka siin Maal vulkaanilistes piirkondades. Mõned treeningud toimuvad ka paraboolsete lendude ajal, et simuleerida vähendatud gravitatsiooni.

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.

Varjupaik transporditakse maapinnale Euroopa suure logistilise renderiga, mis käivitatakse Ariane 6 pardal. Võimalik, et Ariane NEXT on varjualuse ettevalmistamise ajaks juba olemas. Meeskond stardib maapinnalt Orioniga, mis stardib SLS-iga. Kuu juures läheb see üle tähelaevale HLS, mida nad seejärel kasutavad maandumiseks. Varjupaik asub Starship HLSist ja Artemise baaslaagrist mitukümmend kilomeetrit eemal, et suurendada Kuu uurimise ja inimeste asustamise raadiust Kuu peal. Meeskond liigub hermeetilise (hädaolukorras ka mittehermeetilise) liikuriga. Missiooni lõpus naaseb meeskond Roveri abil Artemise baaslaagrisse ja naaseb Maale Starship HLSi ja Orioni abil.

Muud projektid: