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: Lupus

Tiffinin tyttökoulu  Lontoo    Yhdistynyt kuningaskunta 17

3D-projektin ulkoinen katseluohjelma

Hankkeen kuvaus

Kuuleirikeskuksen tukikohta on tarkoitettu tieteelliseen tutkimukseen, jonka tarkoituksena on laajentaa kuun tuntemustamme ja luoda perusta tulevalle infrastruktuurin kehittämiselle kuussa. Ryhmään kuuluu 6 henkilöä, joista 4 tiedemiestä, jotka tekevät kokeita laboratorion resursseja käyttäen, sekä 2 insinööriä, jotka luovat roverien avulla maanalaisiin laavaputkiin asuinkelpoisia tiloja, joita voidaan käyttää tulevissa kuun tutkimusmatkoissa. Tukikohta rakennetaan ISRU:n (in-situ resource utilization) avulla, ja se on jaettu eri osiin, joissa päätyöalue ja asuintilat on erotettu toisistaan, jotta astronautit voivat silti säilyttää terveelliset elämäntavat kuussa. Hankkeemme päätavoitteena on suunnitella kuutukikohta, jota voidaan käyttää kuututkimuksen eturintamana ja joka voi olla uraauurtava paikka ihmiskunnan avaruuden tutkimisessa.

Minne haluat rakentaa kuun leirin?

Tukikohta sijaitsee etelänavalla Aitkenin altaassa sijaitsevan Shackletonin kraatterin reunalla. Olemme valinneet tämän paikan suhteellisen lauhkean ilmaston vuoksi, joten se sopii astronauteille, jotka eivät joudu kokemaan äärimmäisiä lämpötilanvaihteluita kuun kiertokulun vuoksi. Lisäksi täällä on laavaputkia, joita voidaan käyttää mahdollisina suojapaikkoina meteorisateiden aikana ja jotka voivat myös suojella astronautteja haitalliselle säteilylle altistumiselta. Sijaintipaikkaa valaisee myös auringonvalo 75-80% ajasta, mikä on välttämätöntä kuun leirissä tarvittavan aurinkoenergian tuottamiseksi. Auringon valaisema alue on noin 1,25 neliökilometriä, mikä tarjoaa runsaasti tilaa tukikohdallemme. Lisäksi 22% kraatterista löytyvästä materiaalista saattaa koostua jäästä, jota astronautit voivat käyttää välttämättömien luonnonvarojen, kuten veden, talteenottoon.

Miten aiot rakentaa kuuleirin? Kuvaile käyttämäsi tekniikat ja materiaalit.

Tukikohtamme päärakenne vahvistetaan titaanitangoilla, jotka tuodaan automaattisella lentokoneella ennen laskeutumista. Kun kaikki materiaali on paikoillaan, aiomme käyttää kokoontaitettavaa 3D-tulostinta rakennelohkojen rakentamiseen sintraamalla regoliittia suunnatulla säteilyllä. Vaikka odotamme, että päätukikohtamme on jo rakennettu kauko-ohjatun automaation avulla, tiimi voi sitten tulostimen avulla rakentaa leirin loput ja jatkaa laajentumista.Erityisesti se, että käytämme regoliittia pääasiallisena rakennusmateriaalin lähteenä, auttaa tukikohtaamme tulemaan omavaraiseksi. Osoitteessa

Regoliitin lisäksi aiomme hyödyntää myös napa-alueilla esiintyviä mineraaleja ja metalleja kiinnittämällä magneetteja vedenlajitteluyksikköömme ja keräämällä näin metalleja veden rinnalle. Nämä voidaan sitten sulattaa ja käyttää vankempien rakenteiden rakentamiseen. Toinen tärkeä suunnitteluvalinta oli magneettisen leijutustekniikan käyttäminen laavaputkessa. Näin varmistimme nopean pääsyn hätäbunkkeriin sekä jokapäiväiseen käyttöön, sillä yksi tärkeimmistä tavoitteistamme on laajentaa maanalaista infrastruktuuria ja kehittää toinen tukikohta. Lisäksi otimme mukaan whipple-suojauksen sekä infrapuna-anturit ilma- ja vesivuotojen havaitsemiseksi, jotta ne eivät saastuisi. Suunnittelemme myös käyttävämme mahdollisuuksien mukaan toisiaan risteäviä palkkeja kiinteiden alustojen sijasta, jotta voimme optimoida materiaalit täysin.

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

Pääleirimme ympärillä olemme käyttäneet sintratusta regoliitista tehtyjä pengerryksiä tukikohdan suojaamiseksi auringon tuulilta ja säteilyltä sekä sen sijoittamiseksi kraatteriin lisäsuojaksi. Lisäksi kaikki rakenteet on maadoitettu, jotta aurinkotuulen aiheuttama staattinen sähkö ei pääse purkautumaan. Olemme myös rakentaneet läheiseen lavuaariputkeen nopean pääsyn bunkkerin, joka suojaa meteorisateilta. Sinne pääsee maglev-hissillä, joka helpottaa pääsyä hätätilanteessa ja toimii nopeammin kuin mekaaninen hihnapyöräjärjestelmä. Lisäksi ISS ja Maa seuraavat jatkuvasti suuria asteroideja, ja tiedot välitetään henkilökohtaiseen satelliittiimme. Tämä lähetetään sitten suoraan viestintäkeskukseemme. Sekä satelliitissamme että tukikohdassamme on whipple-suojaus, joka suojaa avaruusromulta hajottamalla aineen ennen päärakenteeseen pääsyä.

Selittäkää, miten kuuleirinne tarjoaa astronauteille:
Vesi
Ruoka
Sähkö
Ilma

Tukikohdassamme veden saaminen oli yksi tärkeimmistä painopistealueista, ja kuvittelemme, että koko vedenhankintajärjestelmä on valmiina ennen astronauttien laskeutumista, koska vesi on elintärkeää selviytymisen kannalta. Se perustettaisiin pääasiassa kauko-ohjattavilla mönkijöillä, jotka käyttäisivät satelliittimme viestintää. Tutkittuamme eri vaihtoehtoja päätimme, että vedessämme käytettäisiin aqua factorem -menetelmää, jossa kulkuneuvo raaputtaa yläpinnan ja lajittelee sitten talteen otetut hiukkaset tekoälyn lajitteluyksikön avulla. Päätimme olla käyttämättä porausta äärimmäisen kylmien lämpötilojen ja suuren energiankulutuksen vuoksi. Vesihiukkaset kuljetetaan sitten pääsäiliöön magneettisen leijunnan avulla, mikä mahdollistaa nopean vedenhankintaverkon, joka toimii sähköisesti hiilidioksidipäästöjen minimoimiseksi. Kaikki kulutettu vesi lähetettiin sitten kierrätysyksikköömme, joka on rakenteeltaan samanlainen kuin terraaninen vastineensa.

Astronauttien ravinnonlähteenä ovat vihannekset, jotka kasvatetaan tukikohdan päätyöskentelyalueella sijaitsevassa aeroponiikkalaboratoriossa. Aeroponiikan käyttö tarkoittaa, että kasveja kasvatetaan sumuympäristössä, joka sisältää kasvien kasvulle välttämättömiä ravinteita. Olemme valinneet tämän menetelmän, koska se ei vaadi maaperän tai veden kaltaista kasvualustaa, mikä säästää astronauttien käytettävissä olevan veden määrää. Kasvit valitaan huolellisesti, jotta ne sisältävät oikean määrän astronauttien terveyden ylläpitämiseksi tarvittavia ravinteita. Olemme päättäneet olla käyttämättä eläimiä ravinnonlähteenä, koska ne vaatisivat ylimääräisiä resursseja, kuten energiaa, ilmaa ja vettä, jotka voisivat olla astronauteille elintärkeitä.

Voiman saamiseksi aiomme valjastaa aurinkoenergian aurinkopaneeleilla, joissa on yksiakseliset seurantalaitteet, joiden avulla paneelit voivat pyöriä ja seurata auringon liikerataa saadun energian maksimoimiseksi. Aurinkoenergia on uusiutuvaa ja sitä on suurimman osan ajasta runsaasti, sillä paneelit sijoitetaan "ikuisen valon huippuihin", joissa aurinko paistaa 75-80% osan ajasta. Lisäksi pienoisvoimalaitoksemme, jossa elektrolyysin vesihöyryt tuottavat mekaanista energiaa, joka sitten muutetaan sähköenergiaksi generaattoreissamme. Lopuksi meillä on varavoimavaihtoehto satelliittimme kanssa. Satelliittimme aurinkopaneelien kasvanut pinta-ala tarkoittaa, että hätätilanteessa se voi lähettää mikroaaltojen muodossa olevia energiasäteitä, jotka viestintäkeskuksemme vastaanottaa. Lisäenergia antaa tiimillemme aikaa reagoida hätätilanteisiin.

Ilman/hapen valmistus on tärkeä osa leiriämme, jossa olemme päättäneet valmistaa sitä veden elektrolyysillä. Tämän kemiallisen reaktion avulla saamme puhdasta happea ja vetyä (jota käytetään polttoaineena). Happi varastoidaan sitten tyhjiötiiviisiin säiliöihin ja jaetaan tukikohtaamme. Koska prosessin käynnistäminen saattaa viedä aikaa, ryhmä aikoo aluksi käyttää Maasta tuotua happea ja ISS:ltä tulevia toimituksia, mutta emme kuitenkaan odota, että tämä kestää liian kauan, koska infrastruktuuri rakennetaan etukäteen automatisoidun robotiikan avulla. Samoin kuin vettä, happea kierrätetään mahdollisimman paljon ja ehkä jopa hyödynnetään aeroponiikkayksikössämme vapautuvaa happea (fotosynteesistä). Tämä tapahtuu pääkannassa olevien suljettujen tuuletusaukkojen ja kammioiden avulla, ja ilmavirtauksia ohjataan tuulettimien avulla.

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

Yksi kuuleirimme päätarkoituksista on tutkia orgaanisten elämänmuotojen, kuten eläinten ja kasvien, selviytymismahdollisuuksia kuun ilmakehässä, minkä vuoksi tiedemiesryhmäämme kuuluu biologi, joka tekee tutkimusta tällä alalla. Tutkijat käyttävät sekä automatisoituja että käsikäyttöisiä mönkijöitä ymmärtääkseen kuun pintaa tutkimalla aiemmin saavuttamattomia paikkoja kuussa. Kuuleirillä on infrapunateleskooppi, jota käytetään laajentamaan käsitystämme maailmankaikkeuden taivaankappaleista. Insinöörit työskentelevät kuun pinnan alla olevien laavaputkien kehittämiseksi, jotta niistä saataisiin asumiskelpoisia kuun tulevaa tutkimusta varten. Työ koostuu infrastruktuurin kehittämisestä, joten tukikohtaa voidaan tulevaisuudessa käyttää polttoaineasemana.

Kuvaile Moon Camp -astronauttimiehistönne päivää kuussa.

Tukikohdassa noudatetaan nukkumisvuorolistaa, jotta vähintään yksi miehistön jäsen on koko ajan hereillä. Tämä miehistön jäsen on sijoitettu viestintäkeskukseen muun miehistön nukkuessa, jotta hän voi hälyttää hätätilanteessa ja ilmoittaa asiasta muulle miehistölle. Kun miehistön jäsen herää, hänen odotetaan peseytyvän ja syövän aamiaisen, minkä jälkeen hänen odotetaan suorittavan päivän tehtävät. Käytössä on kiertävä aikataulu, jonka mukaan kaksi miehistön jäsentä valvoo koko päivän ajan tukikohdan infrastruktuuria ja laitteita tarkistaakseen, että kaikki toimii asianmukaisesti; he seuraavat myös tukikohdan virrankulutusta ja voivat tarvittaessa sammuttaa muutamia järjestelmiä, jotta virtaa riittää kriittisten asioiden, kuten happipitoisuuden ylläpitämiseen. Muu miehistö suorittaa kuuleirillä tehtäviinsä liittyvät tehtävät. Biologit tutkivat kuun pinnalla elävän orgaanisen elämän mahdollisuuksia, ja tämän lisäksi biologit vastaavat myös aeroponialaboratorion hallinnasta varmistaakseen, että kasvit kasvavat kunnolla, sillä ne ovat elintärkeä resurssi. Muut tiedemiehet ja insinöörit käyttävät vuorotellen kahta miehistön jäsentä kulkuneuvoja kuun pintaa koskevaan lisätutkimukseen. Tämä tapahtuu joko käyttämällä käsikäyttöistä Roveria tutkimukseen tai käyttämällä automaattista Roveria paikoissa, joihin miehistön jäsenten voi olla vaarallista mennä itse. Insinöörit viettävät päivänsä suunnittelemalla ja parantamalla laavaputkien infrastruktuuria parantamalla rakenteen eheyttä ja varmistamalla, että se on asumiskelpoinen, jotta sitä voidaan käyttää asuinpaikkana tulevissa kuun tutkimusmatkoissa. Miehistön jäsenet syövät lounaan ja viettävät sitten loppupäivän tekemällä aamun keskeneräisiä tehtäviä. Illalla miehistön jäsenet voivat viettää vapaa-aikaa valitsemansa aktiviteetin parissa. Miehistön jäsenet osallistuvat säännöllisesti järjestettäviin turvallisuusharjoituksiin varmistaakseen, että he ovat valmistautuneet hätätilanteisiin.



← Kaikki hankkeet