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.
Ensimmäinen sija - ESA:n jäsenvaltiot
Gymnazium Nad Aleji Praha-Praha Tšekin tasavalta 13, 15 2 / Englanti
3D-suunnitteluohjelmisto: Fusion 360
https://www.osymo.com/moonbase
Yksi ESA:n panoksista Artemis-ohjelmaan voisi olla pieni kuunalainen suojaa, joka myöhemmin muutetaan kuutukikohdaksi. Esittelemme tällaisen kuutukikohdan kahdelle astronautille.
Tärkein kriteeri oli, että kansi voidaan kuljettaa Kuuhun EL3:lla, jonka hyötykuorma Kuuhun on 1,5 tonnia. Emme onnistuneet täysin täyttämään tätä painorajaa, mutta ei ole epärealistista, että raja saavutetaan lisämuutosten ja suunnittelun kehittämisen jälkeen. Kun otetaan huomioon näin alhainen paino, suojan varustus on hyvin yksinkertainen, mutta se voi palvella tarkoitustaan hyvin Kuun tutkimisen alkuvaiheessa.
Suoja koostuu suljetusta moduuli ja sinetöimätön kuisti. Moduulissa on suurin osa laitteista, ja miehistö asuu ja työskentelee siellä. Moduulin yläpuolella on kuisti, joka toimii varastona ulkovarusteille, näytteille, joita ei ole tarkoitettu paikan päällä tehtäviin analyyseihin jne. Miehistö siirtyy moduulista suojaan ja sieltä pinnalle moduulin kattoon epätavallisesti sijoitetun ilmalukon kautta. Se helpottaa säteilysuojan rakentamista ja yksinkertaistaa yleistä suunnittelua.
Kuun kolonisaatio tuo meille monia etuja. Siitä tulee ponnahduslauta aurinkokunnan tutkimiselle. Kuun tukikohdan rakentamisen aikana kehitetyt löydöt ja teknologiat auttavat meitä myös Maassa.
Suojamme tarkoituksena on saada Kuuhun tukikohta, jonka ympärille voidaan rakentaa uusia siirtokuntia. Siellä testataan kaikkia muiden moduulien rakentamiseen tarvittavia teknologioita.
Tulevaisuudessa aiomme käyttää tukikohtaa pääasiassa tieteellisiin ja teknisiin tarkoituksiin. Siellä kehitetään teknologiaa Marsiin suuntautuvaa matkaa varten. ISRU:n avulla voimme rakentaa kuussa kokonaisia luotaimia ja lähettää ne aurinkokuntaan. Voimme työskennellä uusien kehittyneiden elämää ylläpitävien järjestelmien parissa tai tehdä infrapuna-astronomiaa. Myös kaupallinen käyttö on tärkeää, mikä takaa tukikohdan rahoituksen tulevaisuudessa.
Suoja on tehty enintään viiden päivän pimeyttä varten, joten tukikohdan sijaintivaihtoehdot rajoittuvat itse asiassa muutamaan etelänavan alueeseen, nimittäin Shackleton-kraatterin reunaan. Jos se olisi pimeässä yli viisi päivää, se jäätyisi. Koska aurinkopaneeli on 18 metriä korkea, se on valaistu jopa pidempään kuin muu tukikohta.
Valaistus on ainoa rajoittava kriteeri itse suojapaikan sijainnille, mutta on harkittava jatkokehitystä, joka edellyttää vesijään saantia pysyvästi varjoisilla alueilla. Onneksi Shackletonin kraatterin reuna täyttää myös tämän kriteerin.
Suoja tuodaan kokonaan Maasta. Se laukaistaan Ariane 6 + EL3:lla tai pikemminkin Ariane NEXT + EL3:lla (tai jollain EL3:n seuraajalla). Laukaisun ja Kuun ohilennon jälkeen EL3 laskeutuu suojarakennuksen kanssa, minkä jälkeen se puretaan EL3:sta. Emme ole vielä suunnitelleet tarkkaa suojan purkumekanismia, koska emme tiedä, miltä EL3:sta tulee tarkalleen ottaen näyttämään.
Suojan "rakentamiseen" käytetään ainoastaan kuun regoliittia säteilysuojana. Suojan ympärille sijoitetaan lopulta 16 regoliittisäkkiä, jotka muodostavat 0,5 metrin säteilysuojan. Säkit täytetään RASSOR-kaivinkoneella. Se siirtää jopa 700 kg regoliittia päivässä. Kukin säkki sisältää 1200 kg regoliittia. Ensimmäisen matkan aikana täytetään vain neljä säkkiä makuutilojen ympärillä, mikä kestää 7 päivää. RASSOR kerää aina regoliittia ja ajaa sitten ramppia pitkin säkkien yläosiin, jonne se pudottaa regoliitin. Miehistön on siirrettävä ramppi uudelleen jokaisen säkin täytyttyä. Loppu tapahtuu autonomisessa tilassa.
Suojan rakentamisessa käytimme pääasiassa kevyttä mutta vahvaa hiilikomposiittia, jonka avulla pystyimme vähentämään kokonaispainoa.
Tulevaisuudessa pusseja ei enää käytetä säteilysuojaukseen vaan 3D-tulostukseen regoliitista. Siitä voidaan valmistaa autotallit rovereita varten ja sillä voidaan luoda suojaa puhallettaville asuinalueille.
Kuussa kohdataan monenlaista säteilyä, nimittäin GCR-säteilyä, SPE-säteilyä ja sekundaarista säteilyä, joka syntyy GCR- tai SPE-säteilyn ja materiaalien vuorovaikutuksesta. Kun otetaan huomioon tehtävän lyhyt kesto (14 päivää), GCR-säteilystä saatava annos on hyväksyttävä (kuten tiedämme Apollon ansiosta). Ongelma olisi, jos SPE osuisi sisällä olevaan miehistöön. Vaikka todennäköisyys on pieni, sillä voisi olla kohtalokkaita seurauksia. Tämän vuoksi miehistön tilojen ympärille lisätään ensimmäisen lennon aikana 0,5 metrin regoliittisuojaus, joka täydennetään koko suojan ympärille seuraavien lentojen aikana. Tämä riittää suojaamaan pienemmiltä aurinkomyrskyiltä. Kun lennot pitenevät, lisäsuojausta on lisättävä suuria myrskyjä vastaan.
Mikrometeoroideja on harvemmin Kuun avaruudessa, eikä kiertoratajätteitä esiinny lainkaan, joten 3 mm hiilikomposiittia ja MLI pysäyttävät ne. Regoliittisuojauksen lisääminen lisää turvallisuutta entisestään.
Kuisti suojaa pölyltä. Sen sisätilat ovat puoliksi puhtaat, ja se toimii muun muassa säilytyspaikkana tavaroille, joita ei välttämättä ole moduulissa. Astronautit puhdistavat itsensä huolellisesti ennen kuistille menoa. Sisälle pääsevä pöly suodatetaan pois ilmakehän elvytysjärjestelmällä, erityisesti suodattimella, joka sijaitsee jokaisessa litiumhydroksidikanisterissa. Ilmakehän elvytysjärjestelmän ulostulo on miehistön tiloissa.
Toinen näkökohta on lämpöympäristö. Miehistön oleskellessa valoissa suojien järjestelmien syöttöteho on 8 kW, joka on säteilytettävä. Käytämme 10 metriä pitkää patteria ylimääräisen lämmön säteilyttämiseen. Viiden pimeän päivän aikana, jolloin miehistö ei ole paikalla, suojasta häviää 48 kWh, joka on syötettävä litiumioniakkujen avulla, jotta järjestelmät eivät jäätyisi.
Puhdasta ilmaa tuottaa ilmakehän säätöjärjestelmä. Happi syötetään painesäiliöistä 40 MPa:n paineessa. Tehtävään tarvitaan 23 kg happea, varalla on säiliöissä 35 kg happea. Tämä annostellaan ilman elvytysosastoon siten, että ilmakehän pitoisuus on 21%. CO2 poistetaan LiOH:n avulla. Miehistö tuottaa 29 kg hiilidioksidia tehtävää kohti, jonka talteenottoon tarvitaan 32 kg LiOH:ta, kun siihen lisätään 48 kg:n varaus.
Typpeä on täydennettävä 10% ilmalukon vuotojen vuoksi sykliä kohden. Kannessa on 20 kg:n varasto.
Ruoka tuodaan maapallolta. Jokaista päivää varten valmistetaan 3 ateriaa, eli yhteensä 84 ateriaa tehtävää kohden. Kukin ateria painaa 0,8 kg.
Vesi on ainoa hyödyke, joka kierrätetään. Jokainen miehistön jäsen kuluttaa 4,4 kg vettä päivässä. Vettä tuotetaan enemmän kuin kulutetaan, sillä sitä muodostuu LiOH:n ja CO2:n reaktiossa ja hengityksessä. Puhdasta vettä tarvitaan 8,8 kg päivässä ja sitä tuotetaan 12,7 kg. Puhdistettava vesi tulee käymälästä (virtsa) tai lämmönvaihtimesta (ilmalauhde). Lauhdeveden ainepitoisuus on niin alhainen, että se voidaan puhdistaa suoraan eteenpäin osmoosilla. Virtsa tislataan ensin tyhjiössä. Osmoosin jälkeen jäljelle jäävä osa puhdistetaan uudelleen tyhjiötislauksella. Järjestelmän hyötysuhde on yli 80%, joten vettä tuotetaan aina enemmän kuin sitä kulutetaan.
Perusjärjestelmien teho on 8 kW, mikä on puolet siitä, mitä IROSA pystyy tuottamaan. Osittaisessa painovoimassa sitä ei voida käyttää ilman muutoksia, mutta sitä käytetään vertailukohtana.
Kuun jätteet ovat hankala asia, koska emme voi antaa niiden palaa ilmakehässä kuten ISS:llä. On myös kalliimpaa tuoda asioita Kuuhun, joten niitä on käsiteltävä harkiten. Miehistö tuottaa noin 20 kiloa jätettä, jonka tilavuus on 0,2 kuutiometriä tehtävää kohti. Vaikka nykyisessä suojassa sitä ei voida kierrättää millään tavalla, varastoimme sen kontteihin ja säilytämme sitä kuistilla jatkokäyttöä varten. Jäte koostuu pääasiassa paperi- ja muovipakkauksista tai ruoan tähteistä, joista voidaan saada hiiltä, jota on harvoin Kuussa. Voimme käyttää muovia, joka voidaan myöhemmin kierrättää ja käyttää 3D-tulostukseen. Samoin varastoidaan vessan kiinteää jätettä, joka on arvokasta kasvien kasvattamiseen tulevaisuudessa. Virtsa kierrätetään juomavedeksi.
Käytämme viestintään Moonlight-konstellaatiota, jonka kautta suojasta lähetetään ensisijaisesti tietoja. Tästä huolimatta kilpi pystyy rajoitetusti kommunikoimaan suoraan Maan kanssa. Käytämme Kuunvaloa myös sijainnin määrittämiseen. Astronautilla tai mönkijällä on aina mahdollisuus kommunikoida suoraan suojan kanssa, mutta perusvalinta on Moonlight, myös siksi, että ihmisen korkeudelta katsottuna horisontti on vain 2,4 kilometrin päässä Kuussa.
Kuten alussa todettiin, tämän suojapaikan päätavoitteena on luoda perusta, jonka ympärille voidaan rakentaa lisää, joten tieteellinen laitteisto on melko minimalistinen. Tärkeimpiä kiinnostuksen kohteita ovat siis geologia ja paikallisten resurssien käyttömahdollisuudet. Tietoa hyödynnetään myöhemmässä asuttamisessa.
Suojassa on laboratorio, jossa on hansikaslokero pintanäytteiden tutkimista ja niiden valmistelua jatkokokeita varten. Hansikaslokerossa on fluoresenssimikroskooppi näytteiden tutkimista varten. Hansikaslokero on tehty siten, että näytteet eivät pääse lainkaan kosketuksiin suojan sisäpuolen kanssa. Toinen osa laboratoriota on kasvukammio, jossa tutkitaan kasvien viljelyä kuun ympäristössä. Voidaan tutkia esimerkiksi viljelyä regoliitissa. Laboratoriossa on myös pieni uuni ja puristin, joilla testataan regoliitin sintraantumista eri olosuhteissa ja sen myöhempää lujuutta. Näin saadaan arvokasta tietoa, jota voidaan käyttää edelleen regoliitista tehtävän 3D-tulostuksen kehittämisessä.
EVA-työkaluja ovat muun muassa vasarat, pihdit, seulat, ydinporat ja muut geologiset etsintävälineet. Saatavilla on myös spektrometrejä kiviaineksen nopeaa analysointia varten. Tukikohdan ulkopuolella voi olla välineitä, joilla mitataan avaruussäätä tai mikrometeoroidien iskuja.
Tulevaisuudessa laitteisiin lisätään lääkinnällisiä laitteita, muita kivien tutkimiseen tarkoitettuja välineitä, kuten elektronimikroskooppi, sekä fysiikan ja kemian tutkimiseen tarkoitettuja välineitä osittaisessa painovoimassa. Myöhemmin tukikohdassamme aletaan harjoittaa tähtitiedettä.
Koulutukseen kuuluu ensisijaisesti opettelu turvakodin yksittäisten järjestelmien avulla. On opittava, miten toimitaan toimintahäiriön sattuessa ja miten se korjataan. Seuraavaksi koulutetaan yksittäisiä toimintoja. Ensimmäisen tehtävän päätavoitteisiin kuuluu säteilysuojan luominen regoliitista, joten harjoitellaan työskentelyä Kuun ulkotiloissa ja työskentelyä RASSORin kanssa. Viimeinen harjoitusalue on tiede. Miehistön on suoritettava laaja geologinen kurssi (jos aluksella ei ole geologia), jotta tieteelle varatusta rajallisesta ajasta saadaan parhaat mahdolliset tulokset. Koulutusta voidaan antaa myös tuliperäisillä alueilla täällä maapallolla. Osa harjoittelusta tapahtuu myös parabolilennoilla, joilla simuloidaan painovoiman vähenemistä.
Suoja kuljetetaan maan pinnalle Ariane 6:lla laukaistavalla eurooppalaisella suurella logistiikkalaitteella. On mahdollista, että Ariane NEXT on käytettävissä suojan valmisteluun mennessä. Miehistö laukaistaan maan pinnalta Orionilla, joka laukaistaan SLS:llä. Kuussa se siirtyy Starship HLS -alukseen, jota se käyttää laskeutumiseen. Suoja tulee olemaan useiden kymmenien kilometrien päässä Starship HLS:stä ja Artemis-tukikohdasta, jotta Kuun tutkimisen ja ihmisen asuttamisen säde Kuuhun kasvaisi. Miehistö liikkuu hermeettisen (hätätilanteessa myös hermeettisen) kulkijan avulla. Tehtävän päätyttyä miehistö palaa Artemis-tukikohtaan Roverin avulla ja palaa Maahan Starship HLS:n ja Orionin avulla.
English 
Chinese 
Czech 
Danish 
Estonian 
Finnish 
French 
German 
Greek 
Hungarian 
Italian 
Latvian 
Lithuanian 
Dutch 
Norwegian 
Polish 
Portuguese (Portugal, AO90) 
Romanian 
Slovak 
Slovenian 
Spanish 
Swedish 