moon_camp

Moon Camp Pioneers Galleria 2020-2021

Moon Camp Pioneers:ssä jokaisen tiimin tehtävänä on 3D-suunnitella täydellinen kuun leiri Fusion 360:n avulla. Heidän on myös selitettävä, miten he käyttävät paikallisia resursseja, suojaavat astronautteja avaruuden vaaroilta ja kuvaavat asumis- ja työskentelytilat.

Joukkue: Hanke ZLE

King Kekaulike High School  Pukalani    Yhdysvallat 16, 17

3D-projektin ulkoinen katseluohjelma

Hankkeen kuvaus

Olemme suunnitelleet kuuleirin tarkoituksenamme saada aikaan erittäin turvallinen, pitkälti modulaarinen ja huipputekninen laitos, joka voisi aloittaa uuden aikakauden kuun kokeiluissa. Loimme tukikohdan, jonka ytimenä on turvallisuus. Lähes jokainen järjestelmä on kolminkertaisesti redundantti, jolloin vaikka jokin osa-alue menisi pieleen, kuten uuden ajan avaruustutkimuksessa usein tapahtuu, koko järjestelmä voi jatkaa toimintaansa ilman virheitä. Seuraavaksi asetimme tavoitteeksi, että koko järjestelmä, ei vain asuintilat, on täysin modulaarinen ja turvallinen. Otimme tämän huomioon ja suunnittelimme kaiken niin, että se on helposti vaihdettavissa sisä- ja ulkopuolisten asentojen osalta ja että se voidaan koota ja purkaa vain yksinkertaisella porakoneella. Lopuksi otimme käyttöön joitakin avaruusteollisuuden huippuluokan suunnitelmia energian ja veden kulminoinnissa sekä kehitimme joitakin omia tekniikoitamme kuun karua pintaa varten.

Minne haluat rakentaa kuun leirin?

Päätimme rakentaa kuuleirimme etelänavan reunalle, Shackletonin kraatteriin. Valitsimme tämän paikan, koska:

1) Se sijaitsee riittävän kaukana todellisesta napa-alueesta, jotta napa-alueelle perustettavan tukikohdan ympäristövaikutukset, kuten säteily, tuulet, lämpötilanvaihtelut ja kuunjäristykset, olisivat vähäisemmät. 

2) Tämän kraatterin reunoilla on lähes jatkuvasti auringonvaloa, mikä mahdollistaa sen, että aurinkovoimalaitoksemme voi työskennellä maksimikapasiteetilla mahdollisimman pitkään ja turvautua muihin varavoimanlähteisiin vain silloin, kun se on ehdottoman välttämätöntä.

3) Kraatterin pohjalla on erittäin alhainen lämpötila, jossa pinnan alla saattaa olla jäätynyttä vettä, joka toimii yhtenä tukikohtamme mahdollisista vesilähteistä.

4) Kraatterin keskellä sijaitsevan "ikuisesti pimeän" alueen tutkiminen voi antaa mahdollisuuksia tärkeisiin tieteellisiin löytöihin.

Miten aiot rakentaa kuuleirin? Kuvaile käyttämäsi tekniikat ja materiaalit.

Kuuleirimme on tarkoitus koota laukaisemalla komponentit Maasta ja kokoamalla ne Kuun pinnalla. Teräksiset kuusikulmaiset pohjalevyt, kannattimet sekä lyijy- ja hiilikuitukomposiittiseinät pakattaisiin lämmönkestävään filamenttiin ja laukaistaisiin yhdessä kuun kiertoradalla kiertävistä avaruusaluksista irtoamalla. Niiden laskeutumista hidastettaisiin samanlaisilla työntövoimalaitteilla kuin NASA:n SkyCrane-järjestelmässä. Kun paketti olisi kunnolla Kuun pinnalla, se merkitsisi sijaintinsa ja antaisi merkin siitä, että se on valmis ihmisen vuorovaikutukseen ja kokoonpanoon. Astronautteja kuljettava laskeutumisalusta laskeutuisi 50 metrin päähän paikasta, jolloin astronauttien tukiryhmä voisi robottien ja sähkötyökalujen avulla koota tukikohdan seinät ja paineistaa ja hapettaa ainakin yhden moduulin, jossa he voisivat sitten ryhmittyä uudelleen ja valmistautua tukikohdan laajentamiseen edelleen tehtävän vaatimalla tavalla.

Kuun ympäristö on astronauteille hyvin vaarallinen. Selitä, miten Kuuleirinne suojelee heitä.

Meille turvallisuus oli suunnitteluprosessissa tärkeintä. Lähes jokaisessa suunnittelun osa-alueessa meillä on vähintään kaksi varmuuskopiota siltä varalta, että ensimmäinen osa-alue epäonnistuu. Loimme tyhjästä coilover-tyyppisen jousitusjärjestelmän, joka tukee koko alustaa. Suunnittelun päätarkoitus oli vaimentaa kuun järistyksiä, mutta myös luoda tasainen pinta asuintilan sisälle, jos tukikohta pitäisi sijoittaa hieman kaltevaan paikkaan. Päätimme myös luoda komposiittiseinän, jossa käytämme pääasiassa kevyitä materiaaleja, kuten hiilikuitua ja lasikuitua, ja jonka uloin kerros on lyijyä säteilyn heijastamiseksi. Koska emme ole suoraan navalla, ennustamme, että tämä riittää estämään kuun säteilyn pääsyn habiin, ja jos käytännön testauksessa osoittautuu, että näin ei ole, tukikohdan ulkoseinään voidaan lisätä ylimääräisiä kerroksia lyijyllä täytettyä maalia tai filamenttia.

Selittäkää, miten kuuleirinne tarjoaa astronauteille:
Vesi
Ruoka
Sähkö
Ilma

Jotta tutkijamme saisivat vettä, tukikohtamme tarvitsee aluksi Maasta tuotavan vesivaraston. Tämän varannon avulla aiomme käyttää tislausprosessia ja ilmakehän kuivattamista veden talteenottamiseksi. Avaruusasemalla käytettävän prosessin tavoin tämän prosessin pitäisi olla 99% tehokas, joten Maasta on lähetettävä vain pieniä määriä vettä. Tämän lisäksi Kuun jäätä kerätään ja rauhoitetaan, jotta sitä voidaan suodattaa ja käyttää vaihtoehtoisena vesilähteenä. Yksi vedenpalautin voi suodattaa vettä tarpeeksi 6 ihmiselle päivässä, ja kolminkertaisen redundanssin vuoksi palauttajia on kolme.

Koska hyötykuorman lähettäminen avaruuteen maksaa $10 000 kiloa kohti, oli meille välttämätöntä vähentää lähetettävien tuotteiden määrää. Jotta voisimme käyttää varojamme mahdollisimman tehokkaasti, meidän on kasvatettava mahdollisimman paljon ruokaa tukikohdassa. Yksi helpoimmin kasvatettavista elintarvikkeista, joka tuottaa eniten kaloreita, on peruna, joten meillä on asuinalueellamme oma viljelyosasto, jossa on kaikki ruoanviljelyä koskevat vaatimukset.

Teho on yksi tärkeimmistä osista missä tahansa avaruusoleskelualueella, ja tämän tärkeän ongelman ratkaisemiseksi pohdimme, mitkä vaihtoehdot tuottaisivat eniten tehoa käyttämällä vähiten tilaa. Valitsimme kaksi menetelmää: aurinko- ja ydinvoiman sekä suurikapasiteettiset litiumakut, jollaisia käytetään kansainvälisellä avaruusasemalla. Seuraavaksi laskimme, kuinka monta kutakin tuotantoprosessia tarvitsisimme, ja selvitimme, kuinka paljon tehoa tukikohta tarvitsi 7 HAB:n oletuskokoonpanossa. Jos tukikohtamme on suunnilleen kaksi kertaa ISS:n kokoinen, sen on pystyttävä tuottamaan kaksi kertaa enemmän tehoa. Jos ISS pystyy tuottamaan 120 kilowatin tehon täydellä kuormituksella, tukikohtamme on pystyttävä tuottamaan 240 kilowattia. Päädyimme tarvitsemaan 24 ydingeneraattoria (8 reaktoria) ja 32 aurinkogeneraattoria (8 paneelia) sekä 48 akkua (16 ryhmää).

Meillä on kolminkertainen redundantti hapenottolaite, joka tuottaa 12lbs happea hapenottolaitetta kohden. Tämä asetus voi mukavasti tukea 6 ihmistä. Hapenottimet tuottavat happea ottamalla CO2:n ja muuttamalla sen O2:ksi.

Selitä, mikä olisi kuuleirisi päätarkoitus (esimerkiksi kaupalliset, tieteelliset ja/tai matkailutarkoitukset).

Kuuleirimme on suunniteltu modulaariseksi, mikä tarkoittaa, että se on voisi voidaan asettaa moniin eri olosuhteisiin tai tarkoituksiin. Nykyisessä muodossaan kuuleiri on tarkoitettu yksinomaan tieteelliseen käyttöön, sillä monet sen laitteista ovat erittäin herkkiä ja vaativat erityiskoulutusta, jotta niitä voitaisiin käsitellä tai käyttää turvallisesti.

Kuvaile Moon Camp -astronauttimiehistönne päivää kuussa.

Leirimme päivän aluksi kunkin unijakson (ryhmän) kolme tutkijaa heräsivät ja matkalla keittiöön tarkistivat elintärkeät elämää ylläpitävät ja hapettavat laitteet. Kun he ovat syöneet ateriansa, kukin tutkija siirtyy tehtäväänsä, jossa ensisijaisesti varmistetaan, että kaikki elintärkeät järjestelmät toimivat normaalisti, mutta myös viljellään viljelykasveja, tutkitaan näytteitä, korjataan rikkinäisiä laitteita tai tehdään mitä tahansa muuta päivän aikana eteen tulevaa tehtävää. Kun ensimmäinen ryhmä on valmis ja toinen ryhmä herää, molemmat ryhmät keskustelevat päivän onnistumisista ja haasteista, ja näiden tietojen perusteella toinen ryhmä saa valmiiksi kaiken sen, mihin ensimmäinen ryhmä ei pystynyt, ja jatkavat tämäntyyppistä sykliä.



← Kaikki hankkeet