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.

Xplorer

Tudor Vianu National High School of Computer Science (kansallinen tietotekniikan lukio)  Bukarestin kaupunginosa 1    Romania 16   2 / 1 Englanti
3D-suunnitteluohjelmisto: Fusion 360


3D-projektin ulkoinen katseluohjelma


1.1 - Hankkeen kuvaus

  • Xplorer on kuutukikohta, joka on suunnattu tieteelliseen tutkimukseen ja sellaisten kuun resurssien löytämiseen, joita voimme myöhemmin käyttää kokeiluissamme tai siellä asuvien astronauttien jokapäiväisessä elämässä, kuten jääytimissä oleva vesi, josta voi tulla energianlähde ja joka myös pitää astronautit nesteytettynä.

  • Sisäpuolella yritämme varmistaa astronauttien turvallisuuden ja samalla luoda tilan, jossa he voivat elää mahdollisimman samanlaista elämää kuin maan päällä. Tukikohta jaetaan erillisiin ruoka-, työ- ja lepoalueisiin. Ruoka-alue on kasvihuone, jossa he kasvattavat kasveja ja myöhemmin syövät niitä.

  • Xplorerin kuutukikohdassa energialähteenä käytetään enimmäkseen aurinkopaneeleita, ja yhteys Maahan luodaan radioteleskoopin avulla.

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

Kuuleirin päätarkoituksena on ymmärtää kuun ympäristöä ja hyödyntää sen resursseja. Emme sulje pois epäonnistumisen mahdollisuutta, mutta valmistaudumme kaikin keinoin olemaan siellä mahdollisimman pitkään ja varmistamaan kaikki olosuhteet. Kuuolosuhteita tutkiessamme kasvatamme kasvihuoneessa Arabidopsis-kasveja, pieniä kasveja, jotka toimivat mallina genomianalyysille, ja tarkkailemme niiden kasvua. Lähetämme kolme astronauttia, jotka työskentelevät vuorotellen, jotta kaikki voivat levätä ja saada parhaat tulokset. Työskennellessään yksi astronautti on kentällä ja kaksi tukikohdassa. Toiminta järjestetään niin, että muutaman päivän kuluttua kukin miehistön jäsen vaihtaa tehtävänsä toiseen tehtävään; näin astronauttien elämäntapa pysyy tasapainossa, ja lisäksi saadaan erilaisia tuloksia, jotka johtavat tarkempiin johtopäätöksiin.

2.1 - Mihin haluat rakentaa kuutamoleirin? Selitä valintasi.

Etelänapa on mielestämme ihanteellinen paikka kuuleirillemme, joten päätimme rakentaa sen sinne, lähelle Shackletonin kraatteria. Siitä on monia etuja, kuten jatkuva valaistus, joka auttaa aurinkopaneelien tuottaman sähkön sekä tutkimuksen ja kokeiden kanssa. Toinen etu on varjossa olevien kraatterien jääkerrostumat, jotka ovat tärkeä vedenlähde. Lämpötila on täällä myös suotuisampi, koska se ei ole liian korkea päivällä saavuttaakseen 100 ℃, eikä liian matala yöllä, jolloin lämpötila voi olla jopa -150 ℃.

https://adsabs.harvard.edu/full/1985lbsa.conf…77B/0000078.000.html

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

Suunnittelu on tehty sekä tekemään vaikutuksen että olemaan mahdollisimman hyödyllinen astronauteille. Xplorer-leirissä on kaksi kerrosta. Ensimmäinen toimii teknisenä tilana, jossa sijaitsee kasvihuone, vesielektrolyysitila sekä keittiö, jossa on juokseva vesi, joka syötetään vesisäiliöstä. Toisessa kerroksessa on työ- ja lepotiloja sekä aurinkopaneelit, radioteleskooppi ja laskeutumispaikka avaruussukkulalle.

Pohjan päälle tulee suojakerroksia: uloin kerros on 3,5 cm volframia; volframi on materiaali, jota haluamme käyttää lyijyn sijasta sen pienemmän tiheyden, suuremman kestävyyden korkeammissa lämpötiloissa ja sen vuoksi, että se ei ole yhtä myrkyllistä kuin lyijy; se suojaa säteilyltä ja myös sirpaleilta. meteoriitteja. Sisempi kerros on tarkoitettu lämmöneristykseen, ja päätimme käyttää piigeelipohjaista aerogeeliä, jossa on hiiltä, materiaalia, joka koostuu yli 90% ilmasta, minkä vuoksi sen tiheys on hyvin pieni. Tarvitsemme keskimmäisen kerroksen suojaamaan alustaa ja astronautteja paremmin, ja tämä kerros on 10 cm:n kerros alumiinia. Viimeinen kerros, jota myös käytämme keskikerroksena, koostuu kuun regoliitista. Halusimme käyttää kevyitä materiaaleja, jotta niitä olisi helpompi kuljettaa, vaikka valitut materiaalit ovatkin kalliimpia kuin muut.

https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/abs/2019/37/e3sconf_clima2019_06069/e3sconf_clima2019_06069.html

https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.4438

https://descanso.jpl.nasa.gov/monograph/series12/LunarTraj–05Chapter4TransferstoLowLunarOrbits.pdf

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

  • Kuussa on monia vaaroja: säteily, lämpötila, pöly ja kivenmurikat.

  • Kuun roskien ja meteoriittien torjumiseksi peitämme tukikohdan alumiinikerroksella, vaikka navoilla pölyn ja meteoriittien putoamisen mahdollisuus on pienempi. Siellä on myös tutka, joka auttaa astronautteja ryhtymään toimenpiteisiin, kun he ovat joutumassa osuman kohteeksi.

  • Säteilyä ja jäljellä olevia kivenpalasia varten peitämme tukikohdan kuun regoliittikerroksella.

  • Lämpötilan vaihtelut voivat vaikuttaa astronauttien toimintaan ja myös heidän terveyteensä, joten tarvitaan toinen kerros. Piidioksidiaerogeelikerros voi eristää alustamme lämpöeristyksellä, ja sillä on erittäin hyvät ominaisuudet.

  • Astronautit ovat yhteydessä kollegoihinsa Maassa, jos jotain tapahtuu ja he tarvitsevat apua.

https://space.nss.org/settlement/nasa/spaceresvol4/human.html

https://www.scientificamerican.com/article/can-a-moon-base-be-safe-for-astronauts/

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

💧 Vesi

🍴 Ruoka

⚡ Teho

🌬️ Air

Astronautit tarvitsevat vettä selviytyäkseen ja myös kuun keskuksessa toteutettaviin hankkeisiinsa, joten koska maapallon vesi ei riitä, meidän on käytettävä kuun resursseja. Saamme vettä kahdella tavalla: suodattamalla kuun jäänäytteitä ja kuun maaperästä. Sijoitimme leirin etelänavalle, joten tukikohdan ympärillä tulee olemaan jatkuvasti varjossa olevia paikkoja, joista voimme poimia jääkerrostumia ja suodattaa ne jään sulamisen jälkeen.

Miehistön maasta tuoma pakattu kuivattu ruoka riittää jonkin aikaa, mutta se ei riitä. Ruoka valmistetaan mikroaaltouunissa, ja siitä jää todisteita, koska kun joku syö jotain, hän skannaa järjestelmässä olevan pakkauksen viivakoodin. Ajattelimme perustaa kasvihuoneen, jossa kasvatamme kasveja kuun maaperässä, jotta astronautit saavat ruokaa aina halutessaan. Päätämme kasvattaa tomaatteja, kurkkuja ja porkkanoita niiden helpon ja nopean käytön ja vitamiinien vuoksi sekä bataatteja niiden vitamiinien ja proteiinien vuoksi.

Tukikohta on varustettu aurinkopaneelijärjestelmällä, ja koska alueella, jolle aiomme perustaa tukikohdan, on jatkuva valaistus, se on pääasiallinen sähkönlähde. Haluamme saada sähköä myös polttokennosta, mutta tarvitsemme paljon vettä, mikä on tärkeää, joten tällä menetelmällä saadaan vähemmän energiaa ja käytämme sitä yöllä, kun valoa on vähemmän.

Pidempiaikaiseen oleskeluun tarvitaan happea, joten yritämme tehdä kuun regoliitista happea. Miten teemme sen? Ennen elektrolyyttikennon käyttöä laitamme kuun regoliitin sulaan kalsiumkloridiin, jolloin saadaan happea ja metallia, voimme paistaa kuun regoliittia vetykaasulla, jolloin saadaan happea ja vetyä. Kasvit vapauttavat hiilidioksidia, joten niihin asennetaan ilmansuodatusjärjestelmä. Kuukiven kuumentaminen happikuplat korvaavat hiilidioksidin. Vesielektrolyysin avulla tarvitsemme paljon vettä, joten juotamme mieluummin kuun regoliittia.

3.2 - Miten Kuuleirinne käsittelee astronauttien Kuussa tuottamat jätteet?

Kaikki Xplorer-leirillä kierrätetään, joten meidän ei tarvitse huolehtia muovin tai pahvin kaltaisista jätteistä. Kylpyhuoneen jätteet sen sijaan poltetaan ja laitetaan jätesäkkeihin, jotka laitetaan säiliöihin, joista ei pääse ilmaa ulos.

3.3 - Miten kuuleirinne pitää yhteyttä Maahan ja muihin kuutukikohtiin?

Yhteys Maahan on aina ollut tärkeä astronauttien miehistölle, koska se on suuri tuki toimintahäiriöiden tai hätätilanteiden varalta. Viestintä on myös tapa, jolla astronautit voivat tavata perheitään tai lähettää videoita itsestään, kuten Neil Armstrongin, josta tuli ensimmäinen ihminen, joka käveli koskaan kuun pinnalla.
Siksi olemme asentaneet radioteleskoopin, joka auttaa ylläpitämään viestintää maan kanssa käyttämällä useita satelliitteja.

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).

Xplorer-leirillä haluaisimme tutkia muun muassa biologiaa ja geologiaa. Toisaalta tutkimalla kuun olosuhteita kasvatamme kasvihuoneessa Arabidopsis-kasveja, pieniä kasveja, jotka ovat genomianalyysin mallia, ja tarkkailemme niiden kasvua. Toisaalta haluamme tarkkailla kuun maaperää lähemmin ja selvittää, onko siitä mitään hyötyä. Kaikkien näiden tutkimusten lisäksi yksi päätavoitteistamme on tietenkin elämänmuotojen löytäminen, ei vain kuusta vaan myös muista planeetoista. 

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

Mielestämme Xplorerin astronauttien pitäisi aina olla valmistautuneita, oli tilanne mikä tahansa. Niinpä astronauttien koulutusohjelmaan sisältyy matematiikkaa, fysiikkaa, geologiaa, materiaalien käsittelyä, biologiaa ja kiertoradan dynamiikkaa.
Heidät olisi myös koulutettava hätätilanteisiin, kuten korkeaan tai alhaiseen ilmanpaineeseen, tai epämukaviin tilanteisiin, kuten mikrogravitaatioon.
Yksi koulutuksen tärkeimmistä osista on muodollinen koulutus, jonka aikana astronautit oppivat, miten avaruussukkulaa lennetään ja laskeudutaan, miten kaikkia järjestelmiä käytetään ja miten toimintahäiriöt havaitaan.
Virallisen koulutuksen lisäksi miehistöllä on oltava hyvä fyysinen ja psyykkinen kunto, ja sen on pystyttävä työskentelemään korkeissa paineissa.
https://www.pbs.org/spacestation/station/training_2.htm

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.

Rakentamamme avaruussukkula on ainoa avaruusalus, jota astronautit käyttävät tutkiakseen eri paikkoja kuun pinnalla.
Olemme myös harkinneet roverin lisäämistä, mutta päätimme, että se ei olisi tarpeen, koska astronauttien miehistöllä ei ole tarvetta liikkua Xplorer-leirin alueella.

Muut hankkeet: