moon_camp

Moon Camp Pioneers galerii 2019-2020

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: CAMS Nova

California matemaatika ja teaduse akadeemia  Carson    Ameerika Ühendriigid 17-18-aastased Kolmas koht - mitte-ESA liikmesriigid

3D-projekti väline vaataja

Projekti kirjeldus

[42]

Kirjeldage oma Moon Campi projekti.

Meie projekt Moon camp koosneb 8 põhistruktuurist, millest igaüks täidab olulist eesmärki. Meie kasvuhoone eesmärk on pakkuda astronautidele toitu. Astronaudid teevad teadusuuringuid ja töötavad projektidega meie laboratooriumis, kus asuvad ka jahukastid. Meil on 5 elumoodulit, mis on ühendatud ühisruumiga. Meie 3-D-printeri ja meie regoliititöötlemisettevõtte regoliidi abil saab ehitada veel elumooduleid. Õhufiltreerimissüsteemide keskus jaotab ja reguleerib hoonete õhuvoolu. Teine meie hoone on veepuhastus- ja veekogumisjaam, mis toodab vett Kuu jää mikrotootmisest. Meie kuulaagris on ka tsentripetaalne kunstliku gravitatsiooni jaam, mida astronaudid saavad regulaarselt külastada, et harjutada Maa gravitatsioonis. Kuulaagri peamine energiaallikas on päikesepaneelide väli, mis annaks energiat 75-99% päevast.

Kuhu sa tahad ehitada oma kuulaagri?

Me otsustasime ehitada oma Kuubaasi Kuu poolustele, sest seal on astronautide jaoks kõige jätkusuutlikum keskkond. Kuu poolustel on temperatuurid tunduvalt vähem karmid kui ülejäänud Kuu peal. Kuupooluseid valgustab päikesevalgus umbes 86-89% ajast ja tänu peaaegu pidevale päikesevalgusele kõigub temperatuur vähem drastiliselt. Seetõttu on lihtsam reguleerida elutingimusi astronautide jaoks optimaalse temperatuuriga. Kuu poolustel asuvad ka paljud ressursid, sealhulgas Kuu jää, mis on võimalik veeallikas. Need asuvad Kuu püsivates varjudes, mida on leitud ainult poolustel. Lisaks on meie valitud kohas palju kraatreid ja koopaid. Nendesse saab ehitada maa-aluseid hooneid, mis suurendavad kaitset õhurõhu, asteroidi kokkupõrgete ja temperatuurimuutuste eest.

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

Meie Kuu laagri struktuurid ehitatakse osaliselt Maal, kuid neid ei monteerita. Paljud meie struktuurid, sealhulgas geodeetilised kupplid, mis moodustavad meie eluruumi ja laboratooriumi, on projekteeritud nii, et neid saab transportimise ja ruumi säilitamise hõlbustamiseks kokku voltida või lahti võtta. Kuu pinnal tõhusaks tööks kohandatud tööstuslikud ehitusmasinad jõuavad kohale enne struktuure ja astronaute, et puhastada Kuu maastikku. Programmeeritud pehmed robotid aitavad Kuu laagri ehitamisel. Kuna pehmed robotid koosnevad paindlikest materjalidest, on nad paindlikud, suudavad täita mitmesuguseid ülesandeid ja on inimeste jaoks ohutumad. Need robotid aitavad ka pärast kuulaagri ehitamist konstruktsioonide parandamisel. Uued ehitised ehitatakse kiiresti, kasutades additiivset tootmist, sest me toome kohale hiiglasliku tööstusliku 3D-printeri, et ehitada struktuure, kasutades rikkalikult kättesaadavat regoliiti.

Vesi
Toiduained
Elekter
Air

Kuna vesi on inimese ellujäämiseks vajalik elutähtis ressurss, otsustasime rajada laagri Kuupooluste juurde, kus asuvad veeallikad. Kuu jää sulatatakse mikromoodulite abil, et tagada vesi meie hüdroloogilise süsteemi jaoks, mida kasutatakse põllumajanduses, vedelikusaamiseks, hügieeniks, energiaks ja teadusuuringuteks. Vesiniku kütuseelemendid, mis aitavad generaatoritel elektrit toota, lasevad vee läbida fotolüüsi, tekitades hapniku molekule ja vesiniku ioone raketikütuseks. Jäätmetena tekkiv üleliigne vesi kogutakse kokku ja ühendatakse kasvuhoonete läbilaskmise ja vastuvõetava inimreoveega, et seda saaks taaskasutada.

Meie laagris peetakse tasakaalustatud toitumiskava, mis sisaldab mitmeid toiduallikaid. Toitaineterikkad taimed, mida kasvatatakse kasvuhoonetes, mis kasutavad taaskasutatud vett ja mulda, annavad süsivesikuid. kasvuhoone on tugevdatud taskuliste metallkonstruktsioonidega, mis kaitsevad meteoriidikokkupõrgete eest, kuid lasevad samas valgust sisse, ning on kohandatav akvapoonika jaoks juhul, kui pinnas muutub napiks. Et tagada astronautidele kõik vajalikud toitained, valmistab laboratoorium vitamiinilisandeid ja rasvu. Lisaks kasvuhoonekultuuridele pakub astronautidele väga vajalikku valku jahuusside farm, kuna jahuussid paljunevad kiiresti ja on väga toitvad.

Laager kasutab päikeseenergiat Kuu poolustel, mille päikesekiirgus on suurem kui 1367,6 W/m^2, kasutades päikesepaneelide välju, mis liiguvad päikese suunas. Osa elektrist salvestatakse akudesse, et seda saaks kasutada Kuu varjutuste ajal. Elektrit toodetakse ka elektromehaaniliste generaatorite abil, mis töötavad pidevalt tsentripetaalse jõuga kosmosejaamas. Jaam pöörleb pidevalt ja annab mehaanilist energiat, luues samal ajal ka kunstlikku gravitatsiooni. Jaama pöörlemine on äärmiselt tõhus; jõud, mis on vajalik pöörlemise alustamiseks õigel pöörlemissagedusel, et simuleerida gravitatsiooni, on Kuu vähendatud gravitatsiooni tõttu väiksem.

Väga oluline on tagada inimeste elutingimuste jaoks optimaalne atmosfäär. Hapnikku saadakse laagris mitmest allikast, sealhulgas taimede fotosünteesist kasvuhoonetes. Lisaks kasutavad hapniku generaatorid süsinikdioksiidi ja vett, et toota rohkem hapnikku. Õhufiltreerimissüsteemide keskus jaotab ja reguleerib eri hoonetes stabiilset õhuvoolu ning säilitab õige lämmastiku, hapniku, argooni ja muu õige protsendi, mis takistab süsinikdioksiidist tingitud lämbumist. Õhufiltreerimissüsteemide keskuses asuvad ka vetikate mahutid, mis annavad tarbimiseks toitaineid ja aitavad kaasa hapniku tootmisele.

Kuidas te kavatsete oma Kuu laagri ehitada? Milliseid materjale te kasutate?

[54]

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

Kuu kliima on karm, kus valitseb äärmuslik kuumus ja külm. Astronautide kaitsmiseks Kuu tingimuste eest on meie rajatised reguleeritud temperatuuriga. Madal gravitatsioonitase põhjustab astronautide luu- ja lihaskadu. Meie Kuulaagris on kunstliku gravitatsiooni ruum koos treeningseadmetega, mida astronaudid saavad kasutada, et vältida tõsiseid kahjustusi nende lihas- ja skeletisüsteemile. Kosmoselaagri hooned on kerakujulised, ehitatud nii, et need peavad vastu mikrometeoriidi kokkupõrgetele. Kasutatakse selliseid konstruktsioone nagu geodeetiline kuppel, et moodulid oleksid turvalised ja vastupidavad. Kuu peal elades puutute kokku pideva kiirgusega. Meie kosmosejaamas elavaid astronaute kaitseb elektromagnetvälja generaator, mis blokeerib kiirgust. Eluruumid, hoidlad, õhufiltrikeskus, mikrolaine vee ekstraheerimise moodul ja vesiniku kütuseelemendid asuvad maa-aluses tunnelis, mis kaitseb astronaute veelgi enam kiirguse, kliima ja meteoriitide eest.

Kirjeldage oma Kuu laagri astronaudi meeskonna päeva Kuu peal.

Astronaudi päev Kuu laagris algab umbes kell 6 hommikul ja lõpeb umbes kell 9 õhtul. Nende päevakava on modelleeritud rahvusvahelises kosmosejaamas elavate astronautide päevakava järgi. Meie kuulaagri elanikud söövad kolm korda päevas ja peavad registreerima kaks tundi trenni tsentripetaalses tehisgravitatsiooniga kosmosejaamas. Madala gravitatsiooniga keskkonnas elamine kahjustab teie luu- ja lihasmassi, kusjuures 1-2% teie luumassist väheneb juba kuu aja jooksul. Maa gravitatsioonitingimustes treenimine hoiab ära astronautide keha pikaajalise nõrgenemise. Päeval töötavad meeskonnaliikmed vastavalt oma erialale ning teadlased jälgivad nende projekte ja analüüsivad andmeid. Teadlased, kes said oma projektide läbiviimiseks laagris heakskiidu, veedavad oma aega kogudes andmeid toitumise, oma tervise, päikesesüsteemi, Kuu jää, Kuu pinnase omaduste ja muu kohta. Meeskonnaliikmed käivad ekspeditsioonidel uurimas ja kaardistamas Kuu pinda, samuti katsetavad uusi pindu ja tunneleid ohutuse tagamiseks, et aidata otsustada, millises suunas laager laieneb. Hooldus- ja ehitustööd teevad inimtöötajad koos pehmete robotitega, mille lähedal on palju ohutum töötada, kuna need on valmistatud järeleandlikest materjalidest ja täidetud õhuga, mitte kõva metalliga nagu enamik roboteid. Tagasi laboris töötavad astronaudid selliste projektidega nagu Kuu pinnase aurude uurimine. Üks näide meie laagri uurimisprojektist on regoliidi keemilise koostise uurimine, mille puhul on hiljuti leitud, et see sisaldab mikromeetri suuruseid mineraalseid terasid, mida ümbritsevad õhukesed amorfsed servad, mis viitab sellele, et see on puutunud kokku päikesetuulega. Praegu valitseb väärarusaam, et amorfsed servad on kiirguskahjustuse tulemus, kuid elektronmikroskoopia näitab, et amorfsed servad koosnevad aurustunud materjalist, mis on tekkinud Kuu mikrometeoriidi kokkupõrgetest, ja nende uute tähelepanekute toetuseks kogutakse rohkem andmeid. Lisaks seadmete ja tarvikute paigutamisele teadusuuringute tegemiseks on laboratooriumis ka jahuussikarbid, mis on hea toitainete ja valkude allikas. Kuulaagri elanikud saavad kasutada laborisse ehitatud teleskoopi ja vaadata teisi Päikesesüsteemi osi.



← Kõik projektid