moon_camp

Moon Camp Pioneers Galleria 2019-2020

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.

Joukkue: CAMS Nova

Kalifornian matematiikan ja luonnontieteiden akatemia  Carson    Yhdysvallat 17-18-vuotiaat Kolmas sija - muut kuin ESA:n jäsenvaltiot

3D-projektin ulkoinen katseluohjelma

Hankkeen kuvaus

[42]

Kuvaile Moon Camp -projektisi.

Moon camp-hankkeemme koostuu kahdeksasta päärakenteesta, joilla kullakin on tärkeä tehtävä. Kasvihuoneemme tarkoituksena on tuottaa ruokaa astronauteille. Astronautit tekevät tutkimusta ja työskentelevät projekteissa laboratoriossamme, jossa on myös jauhomatolaatikoita. Meillä on 5 asumismoduulia, jotka on yhdistetty yhteiseen tilaan. Lisää asumismoduuleja voidaan rakentaa käyttämällä kolmiulotteista tulostinta ja regoliittia regoliittikäsittelylaitoksestamme. Ilmansuodatusjärjestelmäkeskus jakaa ja säätelee ilmavirtaa rakennuksiin. Toinen rakennuksemme on vedenpuhdistus- ja vedenpoistolaitos, joka tuottaa vettä kuun jään mikrotuotannosta. Kuuleirillämme on myös sentripetaalinen keinotekoinen painovoima-asema, jossa astronautit voivat säännöllisesti käydä harjoittelemassa Maan painovoimassa. Kuuleirin pääasiallinen energialähde on aurinkopaneelikenttä, joka tuottaisi energiaa 75-99% vuorokauden aikana.

Minne haluat rakentaa kuun leirin?

Päätimme rakentaa kuutukikohdan Kuun navoille, koska siellä on astronauttien kannalta kestävin ympäristö. Kuun napojen lämpötilat ovat huomattavasti alhaisemmat kuin muualla kuussa. Auringonvalo valaisee napoja noin 86-89 prosenttia ajasta, ja lähes jatkuvan auringonvalon ansiosta lämpötilat vaihtelevat vähemmän voimakkaasti. Tämä helpottaa astronauttien elinolosuhteiden säätämistä optimaaliseen lämpötilaan. Kuun navoilta löytyy myös monia luonnonvaroja, kuten kuun jäätä, joka on mahdollinen vedenlähde. Ne sijaitsevat Kuun pysyvissä varjoissa, joita on löydetty vain navoilta. Lisäksi valitsemassamme paikassa on monia kraattereita ja luolia. Näille alueille voidaan rakentaa maanalaisia rakennuksia, jotka lisäävät suojaa ilmanpaineelta, asteroidien iskuilta ja lämpötilan vaihteluilta.

Miten aiot rakentaa kuuleirin? Kuvaile käyttämäsi tekniikat ja materiaalit.

Kuuleirimme rakenteet rakennetaan osittain Maassa, mutta niitä ei koota. Monet rakenteistamme, mukaan lukien geodeettiset kupolit, jotka muodostavat asuinalueemme ja laboratoriomme, on suunniteltu taitettaviksi/purettaviksi osiin kuljetuksen helpottamiseksi ja tilan säästämiseksi. Teolliset rakennuskoneet, jotka on mukautettu toimimaan tehokkaasti kuun pinnalla, saapuvat ennen rakenteita ja astronautteja kuun maaston raivaamiseksi. Ohjelmoidut pehmeät robotit avustavat kuun leirin rakentamisessa. Koska pehmeät robotit koostuvat taipuisista materiaaleista, ne ovat joustavia, pystyvät suoriutumaan useammista erilaisista tehtävistä ja ovat turvallisempia ihmisille työskennellä niiden parissa. Nämä robotit auttavat rakenteiden korjaamisessa myös sen jälkeen, kun kuuleiri on rakennettu. Uudet rakennukset rakennetaan nopeasti additiivisen valmistuksen avulla, sillä tuomme mukanamme jättimäisen teollisen kolmiulotteisen tulostimen, jolla rakennetaan rakenteita käyttämällä runsaasti saatavilla olevaa regoliittia.

Vesi
Ruoka
Sähkö
Ilma

Koska vesi on elintärkeä resurssi, joka on välttämätön ihmisen selviytymiselle, päätimme perustaa leirin Kuun napoihin, joissa on vesilähteitä. Kuun jäätä sulatetaan mikroaaltouunimoduuleilla, jotta saadaan vettä hydrologiseen järjestelmäämme, jota käytetään maatalouteen, nesteytykseen, hygieniaan, energiaan ja tutkimukseen. Vetypolttokennot, jotka auttavat generaattoreita tuottamaan sähköä, saavat veden käymään läpi fotolyysin, jolloin syntyy happimolekyylejä ja vetyioneja rakettipolttoaineeksi. Ylimääräinen vesi, joka syntyy jätetuotteena, kerätään talteen ja yhdistetään kasvihuoneiden läpäisevän veden ja hyväksyttävän ihmisjäteveden kanssa kierrätystä varten.

Leirillämme pidetään yllä tasapainoista ateriasuunnitelmaa, joka sisältää useita eri ruokalähteitä. Kierrätettyä vettä ja multaa käyttävissä kasvihuoneissa kasvatetut erittäin ravitsevat kasvit tuottavat hiilihydraatteja.Kasvihuonetta on vahvistettu taskuilla varustetuilla metallirakenteilla, jotka suojaavat meteoriittitörmäyksiltä ja päästävät samalla valon sisään, ja se on muunneltavissa vesiviljelyä varten, jos maaperä käy vähiin. Jotta astronautit saisivat kaikki tarvitsemansa ravintoaineet, laboratorio valmistaa vitamiinilisät ja rasvat. Kasvihuoneviljelykasvien lisäksi jauhomatofarmi tarjoaa astronauteille paljon kaivattua proteiinia, sillä jauhomatojen lisääntyminen on nopeaa ja ne ovat erittäin ravitsevia.

Leirillä hyödynnetään aurinkoenergiaa Kuun navoilla, joiden auringon säteilysuhde on yli 1367,6 W/m^2, käyttämällä aurinkopaneelikenttää, joka liikkuu aurinkoa kohti. Osa sähköstä varastoidaan akkuihin käytettäväksi kuunpimennysten aikana. Sähköä tuotetaan myös sähkömekaanisilla generaattoreilla, jotka saavat jatkuvasti virtaa Centripetal Force -avaruusasemalta. Asema pyörii jatkuvasti ja tuottaa mekaanista energiaa sekä luo samalla keinotekoista painovoimaa. Aseman pyörittäminen on erittäin tehokasta; voima, joka tarvitaan pyörimisen aloittamiseen oikealla kierrosluvulla painovoiman simuloimiseksi, on pienempi Kuun pienemmän painovoiman vuoksi.

On ratkaisevan tärkeää luoda ilmapiiri, joka on optimaalinen ihmisen elinolosuhteille. Happea saadaan leirillä useista eri lähteistä, kuten kasvihuoneiden kasvien fotosynteesistä. Lisäksi happigeneraattorit hyödyntävät hiilidioksidia ja vettä tuottaakseen lisää happea. Ilmansuodatusjärjestelmäkeskus jakaa ja säätelee tasaista ilmavirtaa eri rakennuksissa ja ylläpitää oikeaa typen, hapen, argonin ja muiden aineiden prosenttiosuutta, mikä estää hiilidioksidin aiheuttaman tukehtumisen. Ilmansuodatusjärjestelmäkeskuksessa on myös leväaltaita, jotka tuottavat ravinteita kulutukseen ja auttavat hapen tuotannossa.

Miten aiot rakentaa kuuleirin? Mitä materiaaleja käyttäisit?

[54]

Kuun ympäristö on astronauteille hyvin vaarallinen. Selitä, miten Kuuleirinne suojelee heitä.

Kuun ilmasto on ankara, ja siellä vallitsee äärimmäinen kuumuus ja kylmyys. Suojellaksemme astronautteja Kuun olosuhteilta tiloissamme on säädetty lämpötila. Alhainen painovoima johtaa astronauttien luu- ja lihaskatoon. Kuuleirillämme on keinotekoisen painovoiman huone, jossa on harjoituslaitteita, joita astronautit voivat käyttää estääkseen vakavia vaurioita lihaksistolleen ja luustolleen. Avaruusleirin rakennukset ovat pallomaisia, ja ne on rakennettu kestämään mikrometeoriitin iskuja. Geodeettisen kupolin kaltaisia rakenteita käytetään, jotta moduulit ovat turvallisia ja kestäviä. Kuussa asuminen altistaa jatkuvalle säteilylle. Avaruusasemallamme asuvia astronautteja suojaa sähkömagneettisen kentän generaattori, joka estää säteilyä. Asuinalue, varastosäiliöt, ilmansuodatuskeskus, mikroaaltoveden poistomoduuli ja vetypolttokennot sijaitsevat maanalaisessa tunnelissa, mikä suojaa astronautteja entisestään säteilyltä, ilmastolta ja meteoriiteilta.

Kuvaile Moon Camp -astronauttimiehistönne päivää kuussa.

Astronautin päivä Kuuleirillä alkaa noin kello 6 aamulla ja päättyy noin kello 21. Heidän aikataulunsa on mallinnettu Kansainvälisellä avaruusasemalla asuvien astronauttien rutiinien mukaan. Kuuleirimme asukkaat syövät kolme ateriaa päivässä, ja heidän edellytetään kirjaavan kaksi tuntia liikuntaa Centripetal Artificial Gravity -avaruusasemalla. Eläminen matalassa painovoimaympäristössä vahingoittaa luu- ja lihasmassaa, ja 1-2% luumassasta heikkenee vain kuukaudessa. Harjoittelemalla Maan painovoimaolosuhteissa estetään astronauttien kehon pitkäaikainen heikkeneminen. Päivisin miehistön jäsenet työskentelevät oman alansa mukaan, ja tutkijat valvovat heidän projektejaan ja analysoivat tietoja. Tutkijat, jotka saivat projektinsa hyväksytyksi leirillä, käyttävät aikansa kerätäkseen tietoja muun muassa ravitsemuksesta, terveydestään, aurinkokunnasta, kuun jäästä ja kuun maaperän ominaisuuksista. Miehistön jäsenet lähtevät tutkimusretkille tutkimaan ja kartoittamaan Kuun pintaa sekä testaamaan uusia pintoja ja tunneleita turvallisuuden varmistamiseksi, jotta he voivat päättää, mihin suuntaan leiriä laajennetaan. Huolto- ja rakennustöitä tekevät ihmistyöntekijät pehmeiden robottien rinnalla, joiden lähellä on paljon turvallisempaa työskennellä, koska ne koostuvat joustavista materiaaleista ja ovat täynnä ilmaa eivätkä kovaa metallia kuten useimmat robotit. Laboratoriossa astronautit työskentelevät esimerkiksi kuun maaperän höyrykertymien tutkimisessa. Yksi esimerkki leirillämme toteutettavasta tutkimushankkeesta on regoliitin kemiallisen koostumuksen tutkiminen. Regoliitin on hiljattain havaittu sisältävän mikrometrin kokoisia mineraalirakeita, joita ympäröivät ohuet amorfiset vanteet, mikä viittaa siihen, että se on altistunut aurinkotuulelle. Tällä hetkellä vallitsee väärinkäsitys, että amorfiset reunukset ovat seurausta säteilyvaurioista, mutta elektronimikroskooppitutkimus osoittaa, että amorfiset reunukset koostuvat kuuhun kohdistuneista mikrometeoriittitörmäyksistä peräisin olevasta höyrystyneestä materiaalista, ja näiden uusien havaintojen tueksi kerätään lisää tietoja. Laboratoriossa säilytetään tutkimuksessa tarvittavien laitteiden ja tarvikkeiden lisäksi jauhomatolaatikoita, jotka ovat hyvä ravinteiden ja proteiinin lähde. Kuuleirin asukkaat voivat käyttää laboratorioon rakennettua kaukoputkea ja katsella aurinkokunnan muita osia.



← Kaikki hankkeet