moon_camp

Moon Camp Pioneers Galleria 2021-2022

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.

Team: Elemental Aerospace

Liceul Teoretic Benjamin Franklin  Bucuresti    Romania 17   2 / 0


3D-projektin ulkoinen katseluohjelma

Hankkeen kuvaus

Suunnittelemamme Moon Camp Challenge-hanke on lieriön muotoinen, 5,2 metrin ulkohalkaisijaltaan sylinterimäinen kuun perusmoduuli, joka on suunniteltu sopimaan Arianespacen ESA:n puolesta rakentamaan seuraavan sukupolven Ariane 6 -kantorakettiin. Moduulissa on 34 neliömetrin kokoinen asuintila, jossa on pääosin puinen ja viihtyisä sisustus, ja se sisältää kaikki tarvittavat elämää ylläpitävät järjestelmät: sähköntuotanto ja -varastointi aurinkopaneelien ja akkujen avulla, happivarastointi ja hiilidioksidin pesu, veden varastointi ja kierrätys, ruoan varastointi sekä sähkökäyttöiset lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät. Toista, päämoduulista erillistä moduulia voidaan käyttää kasvien kasvattamiseen - vesiviljelymoduulia. Sitä käytetään kalojen ja kasvien kasvattamiseen kestävällä tavalla. Tukikohtaan kuuluu myös kaksitilayhteysjärjestelmä: 2,2 GHz:n mikroaaltolinkki, jota käytetään pienen kaistanleveyden telemetriaan, puheeseen ja hätäpuheluihin, ja satelliitin kautta toimiva optinen linkki suuren kaistanleveyden sovelluksia (videon suoratoisto) varten, jonka downlink-nopeus voi olla 600 Mbit/s.

2.1 Minne haluat rakentaa Moon Campin?

Haluamme rakentaa Kuuleirin tasaiselle alueelle, jossa maastosta puuttuu kraattereita ja muita pieniä muodonmuutoksia, mutta jossa suhteellisen lähellä, Kuun lähipuolella, on luonnonluola. Rakentaminen tasaiseen maastoon on helpompaa, ja se tarjoaa tilaa tuleville laajennuksille. Luonnonluolaan sijoitetaan hätämoduuli, jota käytetään suojana meteoriittien varalta. Kuun läheinen puoli valittiin, koska se on auringon valaisema ja koska se on Maahan päin. Aurinkoenergiaa käytetään aurinkosähköpaneeleissa sähköntuotantoon, ja valon läsnäolo edistää astronauttien toimintaa. Tukikohdan sijainti Maahan päin hyödyttää myös viestintää, sillä antennit on suunnattu suoraan planeettaa kohti (tai satelliittia kohti optisen linkin tapauksessa).

2.2 Miten aiot rakentaa kuuleirin? Kuvaile tekniikoita, materiaaleja ja suunnitteluvalintojasi.

Aiomme rakentaa kuuleirimme valmiista moduuleista, jotka kuljetetaan Maasta Ariane 64 -raketeilla. Moduulin maksimimassa on 8,6 tonnia, mikä on suurin hyötykuorma A64:n Kuun siirtoradalle (Lunar Transfer Orbit, LTO). Päämoduulin rinnalle voidaan lisätä useita muita moduuleja Kuuleirin muodostamiseksi. Aurinkopaneelit, antennit ja muut ulkoiset laitteet asennetaan Kuun pinnalle, tukikohdan viereen. Päämateriaali on alumiiniseos 6061, jossa on muutamia ABS- ja hiilikuituosia sekä pieniä määriä muita materiaaleja, kuten teräspultteja, kumitiivisteitä jne. Moduulit sijoitetaan 1,2 metriä syvään kaivantoon Kuun pintaan, jotta moduulit eivät pääse liikkumaan tai pyörimään tahattomasti. Moduuleja manipuloidaan ja asetetaan nostureilla, ja niitä voidaan siirtää myös rullaamalla paikalleen. Nosturit ja muut manipuloinnissa tarvittavat koneet voidaan tuoda erillisellä edeltävällä lennolla tai toissijaisella raketilla samalla lennolla. Iskuavainta tarvitaan myös kahden moduulin yhdistämiseen toisiinsa ja moduulien päihin. Moduulit paineistetaan valmistumisen jälkeen ja paineistetaan ennen mitään muutoksia. Ikkunapaneeli kuljetetaan asentamattomana turvallisessa kontissa, jotta se ei vahingoitu kokoonpanon ja kuljetuksen aikana.

2.3 Kuun ympäristö on astronauteille hyvin vaarallinen. Selitä, miten Kuuleirinne suojelee heitä. (enintään 150 sanaa)

Kuun tukikohdan moduulien lämmitys-/jäähdytysjärjestelmä takaa hyvän lämpötilan asumista varten. O2-varastointijärjestelmä ja CO2-pesuri pitävät hapen virtauksen moduulien läpi ja keräävät ylimääräisen CO2:n. Moduulien seinät suojaavat astronautteja jossain määrin kosmiselta säteilyltä, ja tätä voidaan parantaa lisäämällä maaperää moduulien seinien päälle, ja ilmailukäyttöön soveltuva alumiiniseos 6061 voi suojata tukikohtaa pieniltä iskuilta. Moduulien runko kestää simulaation perusteella 3 atm:n paineen. Tukikohta on myös varustettu akvaponiikkajärjestelmällä, joka voi ylläpitää elintarvikevarastoa, vaikka täydennystoimitukset kärsisivätkin vakavasti. Pääikkuna on lasi-muovi-ikkuna, joka suojaa miehistöä mahdolliselta lasin särkymiseltä.

2.4 Selittäkää, miten kuuleirinne tarjoaa astronauteille:

Vesi
Ruoka
Teho
Ilma

Tukikohta tuottaa miehistölle vettä kiertovesijärjestelmän avulla (samanlainen järjestelmä kuin ISS:llä) suodattamalla käytetyn veden erityisellä suodatinvalikoimalla, mikä tekee siitä omavaraista. Se voi myös muuntaa virtsan juomakelpoiseksi vedeksi. Vesijärjestelmä koostuu moduulin kylpyhuoneen alla olevasta pääsäiliöstä ja hätävesivarastosta, joka koostuu akvaariomoduulin kala-altaasta. Vettä voidaan ottaa myös ilmastointijärjestelmän kondenssiveden mukana tulevien keräimien avulla.

Elintarvikkeet säilytetään pääasiassa happisäiliöiden läheisyydessä moduulin lattian alla. Ruoka koostuu pääasiassa kuivatuista tuotteista, jotka voidaan nesteyttää vedellä. Pääasiallinen tapa valmistaa ruokaa on akvaponiikkajärjestelmä, jossa kasvatetaan kaloja, äyriäisiä ja leviä muiden vihannesten ja yrttien ohella symbioottisesti. Kala-altaan jätteet käytetään luonnollisena lannoitteena vihannesten kasvattamisessa; kasvien tuottamat ravinteet ja happi käytetään akvaariossa.

Sähköjärjestelmä koostuu aurinkosähköpaneeleista, ladattavista akuista ja niihin liittyvästä elektroniikasta. Järjestelmässä käytetään 22 455 watin paneelia, jotka voivat tuottaa jopa 10 kWp:n kokonaistehon, ja 16 litiumpohjaista LiFePO4-kennoa, jotka on sijoitettu turvalliseen säiliöön. Akkuteknologia valittiin, koska se on erittäin turvallinen verrattuna muihin kemiajärjestelmiin, mutta se painaa enemmän. Kennojen nimellisjännite on 3,2 V, ja niiden yhteenlaskettu energia on 48 kWh. Lisäksi järjestelmässä on myös erilaisia muunto- ja hallintaelektroniikkoja, kuten invertteri ja BMS, joita käytetään tasavirran muuntamiseen vaihtovirraksi ja akkujen suojaamiseen.

Tukikohdassa on sähkökäyttöinen ilmastointijärjestelmä, joka myös puhdistaa ilmaa hiilidioksidista. Kaikki suodattimet ovat vaihdettavia ja helposti irrotettavia, ja ne on suunniteltu ilman työkaluja. Jokaisen moduulin lattian alla on kuusi happisäiliötä, joita ohjaa moduulin elektroninen pääohjausyksikkö (ECU), joka havaitsee happipitoisuuden ja kompensoi sitä tarvittaessa. Lisäksi ohjausyksikkö tarkistaa moduulin sisäisen paineen. Järjestelmä varmistaa, että tukikohdassa ylläpidetään optimaalista happipitoisuutta, mikä suojaa astronauttien terveyttä.

2.5 Selitä, mikä olisi Kuuleirin tärkein tarkoitus.

Kuuleirimme voi palvella kaikkia kolmea tarkoitusta: kaupallisia, tieteellisiä ja matkailutarkoituksia, koska se on modulaarinen ja sitä voidaan varustaa tarpeen mukaan. Oletuskokoonpanossaan Moon Camp on aluksi tarkoitettu tieteellisiin tarkoituksiin.

Käyttämällä monitoimista rakennus- ja tiedevälinettä, kuun kulkijan, voimme kuljettaa ja käsitellä materiaaleja Kuun tukikohdan laajentamiseksi edelleen kaikkiin tarvittaviin tarkoituksiin.

3.1 Kuvaa Moon Camp -astronauttimiehistön päivä Kuussa.

Astronautit heräävät puisissa kerrossängyissään ja suorittavat aamurutiinejaan, kuten ruokailua, hygieniaa ja terveydentilan seurantaa, ja tukikohdan puinen sisustus toivottavasti antaa heille mukavuuden ja kodikkuuden tunteen. Sitten he tarkistavat Kuuleirin toiminnassa tarvittavien keskeisten järjestelmien, kuten sähkö-, ilma-, vesi- ja vesiviljelyjärjestelmän, tilan. Näihin tarkastuksiin kuuluu aurinkopaneelien (osa sähköjärjestelmää) puhdistaminen, tukikohdan happi- ja hiilidioksidipitoisuuksien sekä paineen seuranta, veden PH-arvon ja happipitoisuuden tarkastaminen vesiviljelyjärjestelmästä sekä maaperän ravinnepitoisuuksien tarkastaminen.

Jokaisen miehistön jäsenen on harjoiteltava vähintään 30 minuuttia sisällä tai käveltävä saman ajan tukikohdan ulkopuolella, jotta estetään lihasten surkastuminen.

          Alustavien tarkastusten jälkeen kuutukikohdan ryhmä ottaa yhteyttä Maassa sijaitsevaan komentokeskukseen raportoidakseen tilanteesta aluksella ja pyytääkseen tietoja tutkimustehtävistä, jotka heidän on suoritettava.

Aluksella on koko ajan vähintään kaksi miehistön jäsentä, jotka valvovat kriittisten järjestelmien toimintaa ja pitävät huolta tukikohdan turvallisuudesta. Muut astronautit voivat tehdä erilaisia tehtäviä, kuten tutkia kuun maaperää, luoda uusia tukikohtia 3D-tulostuksen avulla, tehdä kokeita kasvien ja eläinten kasvattamiseksi kuun pinnalla vesiviljelyjärjestelmän avulla, tehdä kokeita itse kuun maaperällä, harjoittaa kaivostoimintaa teollisia tai tutkimuksellisia tarkoituksia varten ja tulevaisuudessa jopa tehdä kiertomatkoja ja toimia tukikohtana tuleville tehtäville kauempana aurinkokunnassa.

Päivän päätteeksi koko henkilökunta palaa tukikohtaan, pakkaa tukikohdan ulkopuolelle jääneet työkalut ja välineet, syö ja nauttii vapaa-ajasta. He voivat puhua perheidensä tai ystäviensä kanssa Maassa, katsella sisäiselle palvelimelle valmiiksi ladattuja videoita tai mediaa, etsiä ja julkaista asiakirjoja ja paljon muuta nopean viestintäjärjestelmän avulla.

Muut hankkeet:

  Exodus From the Earth

 

  郑州轻工业大学
    Kiina
  Terra nova

 

  Bertrand Russell College
    Alankomaat
  Linnunradan joukkue

 

  Zhengzhou University of Light Industry
    Kiina
  Kuun etsijät

 

  郑州轻工业大学附属中学
    Kiina