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: Project “Aeneas”

Lukio "P. Kr. Yavorov"  Plovdiv    Bulgaria 15   2 / 0


3D-projektin ulkoinen katseluohjelma

Hankkeen kuvaus

Aeneas-hankkeessa hyödynnetään nykyisin saatavilla olevaa teknologiaa, eikä siinä juurikaan turvauduta tuleviin, vielä tuleviin konsepteihin tai teknologisiin parannuksiin. Ensimmäisessä vaiheessa suunnittelimme modulaarisen kuutukikohdan, joka soveltuu kahdelle miehistön jäsenelle. Kuutukikohtamme on suunniteltu siten, että siinä otetaan huomioon maksimaalinen hyötykuorma kuljetuksen, rahoituksen ja logistiikan aikana. Ensimmäiseen vaiheeseen kuuluu päämoduuli, jossa on perustoiminnot, jotka eivät ole itsekannattavia, kuten lämmitys, elämää ylläpitävät järjestelmät, koulutuslaitteet, varastointi jne. Ensimmäiset vuodet tukikohta on siis pakattujen tarvikkeiden varassa. Hankkeen kehittyessä siihen voidaan lisätä lisää moduuleja. Esimerkiksi kasvillisuusmoduuli, jonka avulla voidaan kasvattaa viljelykasveja, tai ehkä vedenpuhdistusmoduuli, joka muuttaa kuun jään juomakelpoiseksi vedeksi. Miehistö on vaihdettava kuuden kuukauden välein, koska mikrogravitaatio vaikuttaa ihmiskehoon heikentävästi.

2.1 Minne haluat rakentaa Moon Campin?

Uskomme, että paras paikka tukikohdallemme on korkealla sijaitseva paikka, joka saa auringonvaloa suurimman osan ajasta ja on lähellä pohjoisnapaa. Tällainen paikka on ihanteellinen monien tekijöiden vuoksi. Ensinnäkin tämäntyyppisen alueen tiedetään sijaitsevan lähellä pimeitä, pysyvästi varjossa olevia kraattereita, joita voitaisiin mahdollisesti hyödyntää kuun jään lähteenä. Lisäksi tällaisten alueiden lämpötila on ihanteellinen ihmisten asumiselle. Sen uskotaan olevan noin -500 Celsius ja sen vaihtelu on vähäistä. Yksi tällainen paikka voisi olla esimerkiksi Whipplen kraatterin lähellä oleva lähes aurinkoinen tasanko. Huolimatta siitä, että tasanko saa auringonvaloa lähes 80% osan ajasta, meidän on silti kohdattava Kuun yöaikaan liittyvät vaarat, kuten poikkeuksellisen alhaiset lämpötilat ja aurinkoenergian puute.

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

Aeneas-alusta rakennetaan käyttäen materiaaleja, jotka ovat kevyitä mutta samalla kestäviä. Tällaisia materiaaleja ovat esimerkiksi titaani, alumiini, teräs ja niiden seokset. Yksi hyväksi havaittu materiaali tukikohdan sisäiseen runkoon on esimerkiksi 2219-T6-alumiiniseos, koska se on sitkeä, kevyt ja kestävä. Kuten aiemmin mainittiin, tukikohta on modulaarinen, sillä jokainen erillinen komponentti rakennetaan Maassa ja toimitetaan sitten Kuuhun, jossa moduulit liitetään toisiinsa standardoitujen telakointiporttien kautta. Jos moduuli laskeutuu huomattavan kauas tukikohdasta, jokainen moduuli varustetaan erikoisrenkailla, jotka pystyvät kulkemaan kuun pinnalla. Moduulien kaksi päämuotoa ovat pallot ja sylinterit, mikä johtuu sisä- ja ulkopinnan välisestä paine-erosta. Sylinterityyppiset moduulit varustetaan kahdella standardoidulla portilla ja pallomoduulit kahdella tai kolmella portilla tarkasta kokoonpanosta riippuen. Moduuleissa itsessään on lukuisia parannuksia. Ajan myötä ja lisäämällä moduuleja, kuten kasvillisuusmoduuli tai vedenpuhdistusmoduuli, tukikohdasta voi tulla entistä omavaraisempi. Tällainen rakenne mahdollistaa myös monien tutkimusmoduulien lisäämisen, joissa voisi olla erilaisia, eri tarpeisiin sopivia laitteita. Mahdollisesti tukikohtaa voitaisiin laajentaa moduuleilla, joiden tarkoituksena on lisätä miehistön kapasiteettia tai ehkä hoitaa miehistön moraalia.

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

Kaksi tärkeintä ympäristöongelmaamme ovat lämpötila ja säteily. Kuten aiemmin mainittiin, yöt ovat edelleen läsnä, ja meidän on otettava huomioon jopa - 150 °C:n lämpötilat. 0C tai jopa - 180 0C. Eriste sijoitetaan ulko- ja sisäpuolen väliin, ja se koostuu useista kerroksista erilaisia lämmöneristeitä, kuten polyeteenivaahdosta tai polyuretaanivaahdosta. Tämän lisäksi ohut kerros aerogeeliä sijoitetaan sisätilojen ja viimeisen vaahtomuovikerroksen väliin. Tällainen eristeiden seos suojaa astronautteja alhaisilta lämpötiloilta ja kosmiselta säteilyltä. Ryhmämme ymmärtää, että tällainen aerogeelipinnoite saattaa osoittautua melko kalliiksi. Uskomme kuitenkin, että se on sen arvoista, sillä parempi eristys vähentää huomattavasti lämpötilan säätöön käytettävän sähkön määrää.

2.4 Selittäkää, miten kuuleirinne tarjoaa astronauteille:

Vesi
Ruoka
Teho
Ilma

Toinen saapuva moduuli on vedenpuhdistusmoduuli. Sitä ei käytetä ainoastaan juomakelpoisen veden lähteenä, vaan siitä saadaan myös näytteitä kemiallisia analyysejä varten. Analyysin jälkeen vesi voidaan käsitellä sähkökoagulaatiolla, joka on hienosäädetty kuun jäästä löytyville kemikaaleille ja metalleille. Tämän prosessin jälkeen ei-toivotut aineet erotetaan vedestä suodattamalla. Kuun jäätä koskevan aikaisemman tietämyksemme ja suodatusprosessin tehokkuuden perusteella uskomme, että osa vedestä on mahdollista käyttää saniteettitarkoituksiin.

Kasvillisuusmoduulin saapumisen myötä on mahdollista kasvattaa riittävästi satoa miehistön osittaiseksi elättämiseksi. Mereneläviin soveltuvan moduulin kehittäminen on mahdollista, mutta se on tehtävä hankkeen myöhemmässä vaiheessa. Jos moduuli kuitenkin toteutetaan, tukikohta on täysin omavarainen elintarvikkeiden osalta, ja se mahdollistaa myös miehistön laajentamisen, koska ei enää tarvita pilaantumattomien elintarvikkeiden toimittamista, mikä optimoi käytettävissä olevan tilan toimituksia varten.

Valitun laskeutumispaikan valoisan luonteen vuoksi aurinkovoima on pääasiallinen energianlähde, ja se on osa ensimmäistä laukaisua yhdessä ensimmäisen moduulin ja tarvikkeiden kanssa. Vaikka alueella on auringonvaloa lähes 80% ajasta, meidän on silti otettava huomioon kuun yöt. Pimeän ajan lyhentymisen vuoksi riittää, että tukikohdan virransyöttöä varten suunniteltuja akkuja voidaan ladata. Tukikohdan laajentuessa on kuitenkin tarpeen lisätä aurinkopaneelien ja akkujen määrää, jotta voidaan vastata kasvavaan sähköntarpeeseen.

Ensimmäisissä vaiheissa happi on tuotava Maasta. Olemme käyneet läpi monia tapoja luoda ilmaa, mutta useimmissa tapauksissa saamme puhdasta tai lähes puhdasta happea, joka ei riitä hengittämiseen. Hengitettävä ilma koostuu enimmäkseen yhdisteistä, joita voidaan hankkia kuusta. Happea ja vesihöyryä voidaan hankkia kuun jään elektrolyysin avulla, ja hiilidioksidia voidaan hankkia astronauttiemme jätteistä. Suurin ongelmamme kuun ilman luomisessa on typpi, sillä se on ilman tärkein ainesosa ja sitä on myös kaikkein vaikein saada. Sen pitoisuus kuun ilmakehässä on riittämätön, ja ainoa tapa saada sitä on kuumentaa kuun regoliittia äärimmäisiin lämpötiloihin. Tällöin typpi irtoaa regoliitista, ja kaasujen sekoittamisen jälkeen saadaan hengitettäväksi sopiva ilman kaltainen yhdiste.

2.5 Selitä, mikä olisi Kuuleirin tärkein tarkoitus.

Aeneasin päätarkoituksena on tehdä tieteellisiä tutkimuksia, joiden tarkoituksena on kehittää kuun mahdollista pitkäaikaista asumista. Hanke on ensimmäinen askel kohti täysin omavaraista pysyvää kuun asutusta. Tukikohdan tärkeimpänä huolenaiheena ovat suljettujen tilojen ja painovoiman vaikutukset kehoon ja mieleen. Yksi hankkeen tavoitteista on kehittää ratkaisuja näihin ongelmiin, jotta kuussa voitaisiin tulevaisuudessa asua pysyvästi. Tukikohdan toissijaisena tavoitteena on kerätä tietoa Kuusta ja tehdä tutkimuksia, jotka muuten olisivat melko monimutkaisia toteuttaa, esimerkiksi säännöllinen näytteenotto.

3.1 Kuvaa Moon Camp -astronauttimiehistön päivä Kuussa.

Kun alumiiniluukut aukeavat ja yövalaistus sammuu, huone täyttyy pehmeästä ja lämpimästä valosta. Hälytys soi, ja ulkolämpötila näkyy näytöllä miehistön makuupusseja vastapäätä. Molempien siirtyessä huoneen vastakkaiselle puolelle hakemaan aamiaista ja kahvipussia. Kahdenkymmenen minuutin kuluttua he menevät niille päiväksi määrättyihin moduuleihin. He kulkevat kovien ilmatiiviiden ovien läpi kuution muotoiseen huoneeseen ja suorittavat lyhyen huoltotoimenpiteen työturvallisuuden varmistamiseksi. Molemmat aloittavat 6,5-7,5 tunnin mittaisen työpäivänsä. Kun lounasaika lähestyy, molemmat kokoontuvat päämoduulin asuintiloihin ja saavat nauttia aterian, joka koostuu Maasta saadusta ruoasta ja paikallisesti kerätyistä sadoista. Päivän jälkimmäisessä osassa ainakin toisen olisi parasta vaihtaa toimintaa. Jos he esimerkiksi aamupäivällä analysoivat kuun jäänäytteitä, iltapäivällä he voisivat tehdä puutarhanhoitoa kasvillisuusmoduulissa tai ehkä suorittaa viikoittaisen laajamittaisen huoltotarkastuksen.

Päivän päätteeksi molemmat tapaavat kuitenkin vielä kerran kahden tunnin harjoituksen ajaksi. Näin pitkäaikainen altistuminen mikropainovoimalle on välttämätöntä, sillä säännöllinen liikunta auttaa hidastamaan luuntiheyden vähenemistä. Miehistö joutuu myös usein ulkoilemaan, joko keräämään maaperä- ja jäänäytteitä tai huoltotöitä varten. Jokaisen päivän päätteeksi astronautit syövät lounaan ja vapaa-aikaa riippuen heidän tarkasta työaikataulustaan kyseisenä päivänä.

Alumiiniset ikkunaluukut sulkeutuvat seuraavaksi 8 tunniksi, ja huoneen ainoat valaisevat himmeät LED-valot. Mitään muuta kuin ilmanvaihdon jatkuva hurina ei kuulu, kun molemmat miehistön jäsenet nukahtavat.

Muut hankkeet:

  Kiipeilijä

 

  郑州轻工业大学
    Kiina
  AH

 

  郑州轻工业大学附属中学
    Kiina
  Interstellar Pioneers

 

  Zhengzhoun yliopistoon kuuluva keskikoulu kevyen teollisuuden Zhengzhou City
    Kiina
  AttoSystem

 

  Technikum Nr 1
    Puola