moon_camp
vuorovaikutteinen kuva

Moon Camp Pioneers 2022 - 2023 Hankegalleria

 

Moon Camp Pioneers:ssä jokaisen tiimin tehtävänä on suunnitella 3D-suunnittelulla kokonainen kuun leiri valitsemallaan ohjelmistolla. Heidän on myös selitettävä, miten he käyttävät paikallisia resursseja, suojelevat astronautteja avaruuden vaaroilta ja kuvaavat kuuleirin asuin- ja työskentelytilat.

Aphrodite

Tudor Vianu National High School of Computer Science (kansallinen tietotekniikan lukio)  Bukarestin kaupunginosa 1    Romania 16, 17   5 / 5 Englanti
3D-suunnitteluohjelmisto: Fusion 360


3D-projektin ulkoinen katseluohjelma


1.1 - Hankkeen kuvaus

Aphrodite-projekti on tieteellinen tutkimuspaikka, joka sijaitsee Kuun etelänavalla, lähellä yhden sen 4000 kraatterin keskipistettä.
Alustamme on suunniteltu siten, että se on helppo koota ja laajentaa. Tehokkuuden vuoksi päärakenne koostuu kahdesta kerroksesta, joista kumpikin koostuu useista kuusikulmaisista soluista, jotka on sijoitettu vierekkäin - soluja, jotka voidaan pinota ja yhdistää toisiinsa. Niitä suojaa lasikupoli. Meillä on kasvihuone, jossa kasvatetaan tarvittavia kasveja, jotka takaavat astronauttien selviytymisen, sekä kulkuneuvoja, jotka auttavat kuun asukkaita.

1.2 - Miksi haluat rakentaa Kuuleirin? Selitä kuuleirisi päätarkoitus (esimerkiksi tieteelliset, kaupalliset ja/tai matkailutarkoitukset).

Päätarkoituksemme on osoittaa, että ihmiset voivat todella viettää koko elämänsä Maan satelliitissa, sekä helpottaa tieteellistä tutkimusta. Koska kuu ei ole koskaan ollut alttiina sään ja eroosion vaikutuksille, siinä on säilynyt todisteita aurinkokunnan evoluution alkuperästä, jota pyrimme ymmärtämään. Lisäksi luonnollinen satelliittimme on ponnahduslauta uusille hankkeille. Infrastruktuurien rakentaminen kuuhun helpottaa matkustamista esimerkiksi Marsiin.

2.1 - Mihin haluat rakentaa kuutamoleirin? Selitä valintasi.

Otettuamme huomioon sekä tehokkuuden että astronauttien turvallisuuden päädyimme siihen, että Shackletonin kraatteri olisi paras paikka kuutukikohdallemme. Tämä kraatteri on yli 12 km syvyinen ja halkaisijaltaan 20 km, ja se sijaitsee etelänapa-Aitkenin altaan reunalla. Vaatimattomasta ulkonäöstään huolimatta sillä on monia etuja, kuten kaksijakoisuus kraatterin reunan lähes ympärivuotisesta auringonpaisteesta nauttivien osien ja aina pimeän kraatterin pohjan välillä. Sen ominaisuuksien tarkempi tutkiminen voisi antaa hyödyllistä tietoa Kuun sisätiloista.

2.2 - Miten aiot rakentaa kuuleirin? Pohtikaa, miten voitte hyödyntää Kuun luonnonvaroja ja mitä materiaaleja teidän pitäisi tuoda Maasta. Kuvaile tekniikoita, materiaaleja ja suunnitteluvalintojasi.

Pohja on valmistettu 3D-tulostetuista soluista, joita voidaan kuljettaa helposti ja yhdistää toisiinsa. Niiden kuusikulmaisen muodon inspiraationa oli hunajakennon rakenne, joka on vahvin muoto, minkä vuoksi se on niin yleinen luonnossa. Se pystyy pitämään paljon painoa, mutta ei vie paljon tilaa (kuten hunajakenno-olettama). Kennojen raaka-aineena on kuubetoni. Se on betonia muistuttava kiviaines, joka on huokoseton, vahva eikä vaadi vettä, jota on Kuussa niukasti. Lisäksi se on vahvaa, kestävää ja sillä on erinomaiset suojausominaisuudet. Myös lasituotteita voidaan käyttää, ja rauta ja nikkeli voivat olla sähköjohtimia. Mitä tulee pyydyksiin, käytämme liansiirtolaitteita, joita tarvitaan elinympäristön kaivamiseen sekä raaka-aineiden kuljettamiseen sulatus- tai valmistuspaikoille ja jätteiden poistamiseen.

2.3 - Miten kuuleirinne suojaa ja tarjoaa astronauteille suojan Kuun ankaraa ympäristöä vastaan?

Kallioperään ankkuroituna on kaksi-kolme metriä paksu S-lasikupoli, joka suojaa huoneita, kasvihuonetta, O2-, H2O- ja H2-säiliöitä, jotka on rakennettu koneilla ilman ihmisen ohjausta. Kyseinen lasi on valmistettu kerroksittain lämpöjännityksen hallitsemiseksi. Miehistössä on koko ajan vähintään yksi hereillä oleva jäsen, ja kaikkea seurataan tarkasti ja jatkuvasti. Myös kaikki huolto tapahtuu itsenäisesti. Mahdollisten rikkomusten varalta on käytössä tiukat turvallisuusprotokollat.

3.1 - Miten kuuleirinne tarjoaa astronauteille kestävän pääsyn perustarpeisiin, kuten veteen, ruokaan, ilmaan ja sähköön?

Kraattereissa, joihin valo ei pääse, on jääkerrostumia - niistä tulee tärkein vesilähteemme. Mönkijä lähetetään kaivamaan ja keräämään jäätä, joka myöhemmin sulatetaan uunien avulla. Käytämme uudelleen myös virtsasta, hiestä ja ilmasta peräisin olevaa vettä. Se pidetään bakteerittomana uuden hopeaioneihin perustuvan puhdistustekniikan avulla.
Floridan yliopiston tutkijaryhmän johtamissa kokeissa päädyttiin siihen, että huolimatta regoliitin ja Maan maaperän eroista - terävistä hiukkasista ja orgaanisen aineksen puutteesta - kuun maaperää voidaan todellakin käyttää kasvien kasvattamiseen. Siksi on mahdollista viljellä useimpia yrttejä ja vihanneksia tasapainoisen ruokavalion aikaansaamiseksi. Hätätilanteen varalta varastossamme on aina vararavintoa.
Aluksi heidän on käytettävä Maasta tuotua paineilmaa, mutta se on aivan liian kallista, jotta he pystyisivät käyttämään sitä koko asutuksen loppuajan. Vetyä löytyy syvien kraatterien jäästä, ja sitä voidaan käyttää veden elektrolyysissä hapen saamiseksi. Chlorella Vulgaris, mikrolevälaji, voitaisiin mahdollisesti käyttää myös O2:n tuotantoon.
Ensisijainen voimanlähde ovat aurinkopaneelit. Ne tuottavat tasavirtasähköä. Auringonvalo pääsee niihin tehokkaammin kuin Maassa, koska Kuun taivas on pysyvästi kirkas. Jotta sähköä voidaan hyödyntää yöllä, aurinkopaneelit lataavat päivällä akkuja. Voimme myös käyttää kuun regoliittia lämmön varastointiin. Vaikka se on melko kallista, kuussa runsaasti esiintyvä helium-3 pystyy polttamaan ei-radioaktiivisia ydinfuusioreaktioita, jotka tuottavat suuria määriä tehokasta energiaa.

3.2 - Miten Kuuleirinne käsittelee astronauttien Kuussa tuottamat jätteet?

Aiomme päästä eroon astronauttien jätteistä tehokkaasti. OSCAR-projekti on ratkaisu, johon olemme päätyneet. Sen tavoitteena on muuntaa roskat ja ihmisjätteet synkaasuksi, joka on yhdistelmä hyödyllisiä kaasuja, kuten metaania, vetyä ja hiilidioksidia. Tekniikkaan kuuluu pienten jätekappaleiden käsittely korkean lämpötilan reaktorissa, mikä mahdollistaa käytöstä poistettujen materiaalien uudelleenkäytön pitkäkestoisissa, syvän avaruuden tehtävissä. Tätä toteuttamalla voidaan vähentää avaruusaluksen massaa, lisätä avaruusaluksen ja elinympäristön käyttökelpoista tilavuutta sekä parantaa avaruusaluksen luotettavuutta ja kestävyyttä.Prosessi on ratkaisevan tärkeä ihmisen avaruuslentojen suljetun kierron saavuttamiseksi, koska se mahdollistaa logististen vaatimusten vähentämisen ja materiaalien uudelleenkäytön.

3.3 - Miten kuuleirinne pitää yhteyttä Maahan ja muihin kuutukikohtiin?

Aiomme ylläpitää yhteydenpitoa Maahan ja muihin Kuun tukikohtiin muutamalla eri tavalla. Paras tapa on laserviestintä, koska lasersäteet ovat tarkempia ja vaativat vähemmän virtaa tiedon kuljettamiseen pitkien etäisyyksien päähän. Tätä tekniikkaa on testattu NASAn Lunar Laser Communications Demonstration -hankkeessa, ja se on todettu toteuttamiskelpoiseksi. Toinen tapa olisi suora viestintä radioaaltojen avulla. Tämä on käytännöllinen tapa, koska NASAn Deep Space Network -verkossa on kolme antennia Maan ympärillä, jotka vastaanottavat ja lähettävät viestejä Kuun etelänavalle. Nämä antennit sijaitsevat Kaliforniassa, Espanjassa ja Australiassa. Lopuksi aiomme käyttää satelliitteja, koska ne voivat tarjota keskeytymätöntä viestintää, käsitellä suuria tietomääriä ja lähettää reaaliaikaisia signaaleja.

4.1 - Mihin tieteelliseen aiheeseen (aiheisiin) keskittyisi tutkimus Kuuleirilläsi? Selitä, mitä kokeita aiot tehdä Kuussa (esimerkiksi geologian, matalan painovoiman ympäristön, biologian, teknologian, robotiikan, tähtitieteen jne. aiheista).

Jotta voitaisiin kehittää kestäviä elämää ylläpitäviä järjestelmiä ihmisen tutkimusmatkailua varten Kuuhun, tarvitaan keskeisiä bioreaktoritutkimuksia. Bioreaktorit ovat suljetun kierron järjestelmiä, jotka hyödyntävät biologisia prosesseja tuottaakseen happea ja ruokaa astronauteille ja kierrättääkseen samalla jätteitä. Lämpötilan, kosteuden ja ravinnetasojen tarkka säätö on ratkaisevan tärkeää bioreaktorin suorituskyvyn kannalta, ja näiden muuttujien optimoimiseksi Kuun ympäristössä tehtävät kokeet voivat parantaa niiden tehokkuutta.

Aiomme myös tutkia, miten voisimme kasvattaa mehiläisyhdyskunnan. Koska hyönteiset ovat maailman tärkeimpiä pölyttäjiä, on järkevää olettaa, että niillä voisi olla ratkaiseva rooli kestävän maatalouden luomisessa pitkäkestoisia avaruuslentoja varten. Vaikka hunajamehiläiset eivät kykene lentämään alle 66,5 kilopascalin ilmanpaineessa, Ontariossa sijaitsevan Guelphin yliopiston tutkijoiden tekemässä tutkimuksessa kävi ilmi, että tavalliset itäiset kimalaiset (Bombus impatiens) pystyvät pölyttämään tehokkaasti 52 kilopascalin paineessa, joka on NASAn suosituspaine maan ulkopuolisille kasvihuoneille (se on helpompi ylläpitää kuin 101 kilopascalia, joka vallitsee Maan merenpinnan tasolla, mutta kuitenkin riittävä kasvien kukoistamiseen). Siksi yritämme tuoda mainitut kimalaiset mukanamme. Ehkäpä niiden avulla voimme lähitulevaisuudessa luoda kuuhun todellisen ekosysteemin perustan.

5.1 - Mitä sisältyisi astronauttien koulutusohjelmaan, joka auttaisi astronautteja valmistautumaan Kuun matkaan?

Sen lisäksi, että astronautit opastetaan monimutkaisissa ja erikoistuneissa lentoajoneuvoissa, -laitteissa ja -puvuissa, kouluttajien on luotava simulaatio mikrogravitaation työskentelyolosuhteista, jotta astronautit ovat riittävän hyvin valmistautuneita. Sukkulan laukaisun ja laskeutumisen aiheuttaman matkapahoinvoinnin ehkäisemiseksi astronautit harjoittelevat Gulfstream-suihkukoneessa, joka on erityisesti muunnettu simuloimaan tärinää, melua ja näkymiä. Kuun todelliseen elämäntyyliin sopeutumiseksi astronautit käyvät läpi simulaattoreita, joiden lämpötila voi vaihdella -20 asteesta 60 asteeseen, sekä simulaattoreita, jotka pystyvät tuottamaan kuusi kertaa tavanomaista ilmanpainetta suuremman paineen (vastaa 60 metrin syvyyttä merivedessä) ja jotka voivat jopa jäljitellä paineolosuhteita 100 000 jalan korkeudessa, jota pidetään usein ulkoavaruuden kynnyksenä. Lisäksi kuivakiertosimulaattoreilla voidaan jäljitellä mikropainovoimaa, ja astronautit harjoittelevat sentrifugissa ja sentrifugipohjaisissa simulaattoreissa parantaakseen kykyään kestää G-voimia. Astronautit harjoittelevat avaruuskävelyjä veden alla suuressa uima-altaassa. He viettävät veden alla 7-10 tuntia jokaista avaruudessa vietettyä tuntia kohden.

5.2 - Mitä avaruusaluksia tuleva Kuu-lento tarvitsee? Kuvaile Moon camp:stäsi löytyviä kulkuneuvoja ja pohdi, miten aiot matkustaa Maahan ja Maasta ja tutkia uusia kohteita Kuun pinnalla.

Meillä on Kuun asuttamissa kohteissamme lukuisia kulkijoita. Ne on tehty alumiinista, ja niissä on kolme pyörää vakauden parantamiseksi. Ohjaamo on tehty kokonaan lasista, jotta kuljettaja näkee kaikkialle. Lisäksi mönkijöissämme on porauslaite, jonka tarkoituksena on ottaa tieteellisiä näytteitä, joita leirin tiedemiehet analysoivat edelleen. Matkustaminen Maahan ja Maasta tapahtuu kehittyneiden avaruusalusten avulla. Niissä on oltava seuraavat ominaisuudet: aerodynaaminen rakenne, modulaarinen rakenne joustavaa suunnittelua varten, lämpösuojat lämpöä ja vaurioita vastaan, telakointisatamat, säteilysuojaus elektroniikan ja miehistön suojaamiseksi sekä työntövoimajärjestelmä. Tulevaisuudessa aiomme käyttää ilmapalloja tutkiaksemme Kuun ilmakehää vielä tarkemmin.

Muut hankkeet: