Team: Moon Gag

Kategoria: paikka - ESA:n jäsenvaltiot | 2. sija - ESA:n jäsenvaltiot | Barcelona - Espanja |  I.E.A. Oriol Martorell

Hankkeen kuvaus

2.1.a. Olet laskeutumassa Kuuhun. Teidän on tehtävä joitakin päätöksiä asutuksenne sijainnista. Mihin sijoittaisit suojasi Kuun pinnalla?
Lähellä Kuun napoja

2.1.b. Selitä kysymyksessä 2.1 tekemäsi valinta.
Mielestämme parhaan sijoituspaikan valinnassa olisi otettava huomioon neljä pääasiallista näkökohtaa: - energian määrä ja sen jakautuminen ajassa, - näkyvyys maapallon kanssa radioviestinnän kannalta, - pinnan lämpötilan vaihtelut, - luonnonvarat ihmisen selviytymisen kannalta. Kaikkia näitä näkökohtia analysoimalla valintamme on napojen läheisyys. Energian osalta napa-alueilla, kuten Shakeltonin kraatterissa (etelänapa) tai Philolaus-kraatterissa (pohjoisnapa), on auringonvaloa noin 80% ajasta (päiväntasaajalla meillä olisi 14 valoisaa päivää, joita seuraisi 14 pimeää päivää, jolloin vaarana olisi energian loppuminen). Molemmissa kraattereissa on 100% näkyvyyttä, joten yhteydenpito Maahan voisi tapahtua 100% aikana. Yksi Moon camp:n perustamisen tavoitteista on maailmankaikkeuden ja kosmoksen havainnointi (ks. kohta 5.1). Nämä observatoriot sijaitsevat Kuun kaukaisella puolella (ei suoraa yhteyttä Maahan), mutta luomme viestintäyhteydet observatorioiden ja tukikohdan välille sekä tukikohdasta Maahan. Lämpötilan säätelyn osalta ehdotamme, että Kuuleiri rakennetaan maan alle (ks. kohta 2.2). Satelliitit ovat löytäneet laavaputkia, jotka suojaavat kosmiselta säteilyltä ja meteoriiteilta ja joiden avulla vältyttäisiin paljolta kaivamiselta. Lähinnä napojen ympärillä sijaitsevissa laavaputkissa lämpötila on hyvin vakaa (-40 ja -20 välillä). Lisäksi sieltä on löydetty myös vettä (kiinteässä tilassa, jäätä). Jäävesi on melko syvällä, mutta niin ovat laavaputketkin.

2.2.a. Minne rakentaisit suojan: maan pinnalle vai maan alle?
Maanalainen

2.2.b. Selitä valintaasi kysymykseen 2.2.
Uskomme, että suojien rakentaminen maan alle on erittäin edullista kahdesta syystä: - Lämpötilan pysyvyys. Kaivaminen kuussa ei olisi helppo tehtävä, koska meidän pitäisi tuoda kaivinkoneet Maasta. Keinotekoiset satelliitit ovat kuitenkin havainneet kuussa laavaputkia. Laavaputket voivat olla hyvin pitkiä (satoja kilometrejä) ja hyvin leveitä (sadasta metristä kilometriin). Lämpötila niiden sisällä on hyvin vakaa, toisin kuin ulkolämpötilat, jotka vaihtelevat -176 ja +250 asteen välillä (riippuen sijainnista: navoista tai päiväntasaajalta). Niiden lämpötila on noin -40 astetta, mikä on lämpötila, jonka ihminen voi kestää, kun hänellä on paljon lämmittäviä vaatteita ja hyvin valmistellut rakennukset, joissa on tavalliset lämmittimet. Ehdotuksemme on rakentaa suoja johonkin näistä laavaputkista. Näin olisimme hyvin suojassa kosmiselta säteilyltä ja meteoriiteilta, lämpötila olisi paljon vakaampi ja "ei liian huono", ja voisimme välttää valtavan kaivuutyön. Yksi kuun vierailun tavoitteista on maailmankaikkeuden ja kosmoksen havainnointi. Observatorio sijaitsisi Kuun kaukaisimmalla puolella, jotta Maasta ei olisi häiriöitä. Haittapuolena on, että sillä ei olisi suoraa yhteyttä Maahan. Observatoriomme on sitten yhteydessä BaseCampiin radiolinkkien ja toistimien kautta. BaseCampilla on suora yhteys Maahan.

3.1. Minkä kokoinen on kuutamoleirinne?
Erittäin suuri MoonCamp kuluttaa energiaa hapen tuotantoon, lämpötilan vakauttamiseen, materiaalien käyttöön jne. Sitä paitsi Kuuleirillä on ihmisiä pidempään kuin ISS:llä. Suunnittelemme siis MoonCampin kokoa, joka on astronauttien kannalta mukava. Suunnitellun MoonCampin eri osien koot on esitetty Tinkercadin mittakaavaisessa 3D-mallissa. Kokonaisleiriin mahtuvat eri osat. Ne ovat: - pinnalla: - kaksi sisäänkäyntiä (kohta 3.5); - aurinkopaneelit; - suuri kasvihuone; - maan alla: - valvonta- ja komentohuone, mukaan lukien energian varastointi ja kulutus (akut); - putket/hissit, jotka yhdistävät ulkoilmaan; - asuintilat, mukaan lukien: o työskentelytilat (laboratoriot, toimistot, kasvillisuuden testaaminen), o "vapaa-ajan" tilat (salonki, keittiö, kuntosali ja vapaa-ajanviettotilat) o lastentarha o makuutilat. MoonCamp on modulaarinen ratkaisu, jota voidaan helposti laajentaa milloin tahansa uusien astronauttien saapuessa.

3.2.a. Kuinka monta ihmistä Moon Campiin mahtuu?
Muut

3.2.b. Selitä kysymyksen 3.2 mukainen valintasi.
Ehdotuksemme on, että ryhmä ei ole suuri, koska se on kallis, mutta ei myöskään liian pieni, koska on useita taitoja, jotka on katettava. Aloittaisimme 5-6 astronautin joukolla. Siihen pitäisi kuulua yksi tai kaksi lääkäriä, kolme tieteellis-teknisesti kokenutta astronauttia ja yksi agronomian alan astronautti, jotta kaikki leirin tarpeet voitaisiin kattaa. Näin he voivat olla turvassa kaikkien vastoinkäymisten edessä. On myös ajateltava, että Kuuhun matkustaminen kestää muutaman päivän, joten ryhmän on oltava omavarainen. Mielestämme lääkärin läsnäolo Kuuleirillä on tärkeää, vaikka niin kauan kuin heillä on suora yhteys Maahan, on olemassa keinoja toimittaa lääketieteellisten testien tulokset Maahan, jotta he voivat saada diagnoosin ja Maa voi määrätä lääkityksen tai toimenpiteen. On myös tärkeää, että leirillä on teknisesti ja tieteellisesti päteviä ihmisiä, jotka tekevät päivittäistä työtä: suunnittelevat, suunnittelevat, rakentavat (tietenkin robottien avulla), korjaavat leiriä, tekevät tieteellisiä kokeita jne. Samaan aikaan vesi ja ruoka on tärkeä asia, josta on huolehdittava kuun aikana. Siksi pidämme tärkeänä, että mukana on agronomi-insinööri (tai biologi tai agronomian asiantuntija). Huomaa, että olemme rakentamassa modulaarista kuuleiriä siten, että sitä voidaan tulevaisuudessa helposti laajentaa niin, että useammat ihmiset voivat asua kuussa.

3.3.a. Mitä paikallisia Moonin resursseja käyttäisit?
-Vesijää
-Regoliitti (Kuun maaperä)
-Auringonvalo

3.3.b. Selitä kysymyksen 3.3 vastausvaihtoehtosi.
Auringonvalo kerättäisiin aurinkopaneelien avulla ja varastoitaisiin akkuihin pääasialliseksi energianlähteeksi. Sähköä käytettäisiin koko laitteistoon, valoihin tai energiaa vaativiin prosesseihin. Regoliitin käyttö on välttämätöntä, koska se sisältää yli 40% happikaasua. Se sisältää myös yli 20% piitä ja 10% rautaa, jotka ovat materiaaleja 3D-tulostimilla tapahtuvaa rakentamista varten. Regoliitissa on myös kalsiumia, alumiinia ja magnesiumia, joita voitaisiin myös käyttää. Kaasumaista happea voitaisiin uuttaa regoliitista fysikaalis-kemiallisin keinoin ja nesteyttää tislaimilla, jotta sitä voitaisiin helposti säilyttää säiliöissä. Koska hapen lauhtumislämpötila on -182,95oC normaalipaineessa, nestemäistä happea itsessään korkeammassa paineessa voidaan käyttää jäähdyttämään lisää happea. Huoneenlämmössä varastoitu happi muuttuisi kaasuksi. Ensimmäisessä vaiheessa nestemäinen happi tuotaisiin Maasta tai sitä saataisiin jäähdyttämällä happea aurinkopaneeleista saatavalla sähköllä. ISS:n ansiosta tiedämme, että suuri määrä vettä voidaan käyttää uudelleen kierrätysjärjestelmän avulla. Koska se ei ole 100% tehokasta, myös osa maan alta löytyvästä kuun vedestä käytettäisiin. Yksi syy kuun napojen valintaan on kiinteässä tilassa oleva vesi. Meidän on oltava kestävä hanke, eikä vettä ja happea saa ottaa jatkuvasti talteen kuun tasapainon ylläpitämiseksi. Meillä on vaihtoehtoisia vesi- ja happivarantoja: veden kierrätysjärjestelmä ja spirulina-levä, joka pystyy tuottamaan tarpeeksi happea yhdelle ihmiselle 8 neliömetrin huoneessa.

3.4. Selitä, miten aiot rakentaa projektisi Kuuhun. Kerro myös materiaaleista ja rakennustekniikoista, joita aiot käyttää. Korosta suunnitelmasi ainutlaatuisia piirteitä.
Ensin lähetetään robotteja Kuuhun selvittämään optimaalista sijaintia, jossa tukikohdan rakentaminen voidaan aloittaa. Kun perussuojarakenne on valmis, lähetetään miehistöllä varustettu avaruusalus, jossa on asumiskelpoinen moduuli, jatkamaan rakentamista. Maanalaiset asuinalueet rakennetaan ensisijaisesti Maasta lähetettyjen valmiiden moduulien avulla. Kun ensimmäinen asuttava moduuli on valmis, sitä käytetään hätäsuojana. Myöhemmin rakennetaan loput projektista. Rakennushankkeen päätyttyä robotit lähetettäisiin Kuun pimeälle puolelle valitsemaan sopiva paikka observatoriolle. Teleskooppien tallentamien ääni- ja videosignaalien lähettämiseksi tukikohtaan asennettaisiin toistimet. Tukikohta koostuu kahdesta pääalueesta, sisä- ja ulkopuolisesta alueesta: Ulkopuolella olisi sisäänkäynti, aurinkopaneelit ja viestintäantennit sekä observatorio. Vaikka observatorio sijaitsee kauempana tukikohdasta, kuun pimeällä puolella, MoonCampin toistimet yhdistävät sen MoonCampiin. Sisätilat koostuisivat erilaisista moduuleista. Turvatoimenpiteenä rakennettaisiin kaksi eri sisäänkäyntiä. Lisäksi siellä olisi kasvihuone, jossa olisi useita kasveja, jotka tuottaisivat happea ja syöttäisivät astronauttien monipuolisen ja tasapainoisen ruokavalion. Putket yhdistäisivät kasvihuoneen säiliöön, jossa happi varastoitaisiin ja jota käytettäisiin moduuleissa tarpeen mukaan. Myös akut, vesisäiliö, joka on yhdistetty veden kierrätysjärjestelmään, ja 3D-tulostin tarvittavien osien rakentamiseen.

3.5. Kuvaile ja selitä Moon Camp -leirisi sisäänkäynnin suunnittelu.
Tärkeä osa suunnittelua on sisäänkäynti. Sisäänkäynnin on eristettävä ulko- ja sisäilma Moon Campin välillä lämpötilan, ilman koostumuksen (happi) ja ilmanpaineen suhteen. Tämä on niin tärkeää, että turvallisuussyistä ehdotamme redundanssia. Samalla sen on oltava hyvin suojattu meteoriiteilta. Ehdotamme holvia sisääntuloketjun ulkoreunaan. Holvi on ulko-olosuhteissa. Se suojaa hissiä, joka sijaitsee holvin sisällä. Hissi toimii ensimmäisenä dekompressiovaiheena, joka on pääasiassa tarpeeton ja turvallisuussyistä. Sitä ei saa käyttää normaaliolosuhteissa. Astronautti menee hissin sisään täysin varustautuneena, kuten se olisi ulkona. Hissi laskeutuu leirin sisälle pitkän putken kautta, joka voi olla muutaman sadan metrin pituinen riippuen laavaputken syvyydestä. Kun laavaputki on alhaalla, siellä on täysi dekompressiokammio, jossa astronautti puetaan tai riisutaan kokonaan astronauttipuvun kanssa. Tämä on kammio, joka mukautetaan täysin sisä- tai ulko-olosuhteisiin (riippuen siitä, onko astronautti menossa sisään vai ulos). Myös turvallisuussyistä, Kuun äärimmäisten olosuhteiden ja laavaputkien syvyyden vuoksi, on oltava kaksi täysin valmista sisäänkäyntiä. Jos toinen sisäänkäynneistä vaurioituu, astronautit voivat käyttää toista sisäänkäyntiä.

3.6. Selitä, miten Kuuleiri suojaa astronautteja.
Moduulien rakentaminen maan alle suojaa astronautteja säteilyltä. Säteily voi aiheuttaa steriliteettiä tai syöpää, joten maanalainen rakenne tarjoaa hyvän suojan. Se suojaa myös äärimmäisiltä lämpötila- ja paineolosuhteilta. Pintalämpötila vaihtelee suuresti (-150 tai -160 C:sta noin 250 C:een, vaikkakin hieman tasaisemmin navoilla kuin päiväntasaajalla), mutta 100 metrin syvyydessä maan alla lämpötila on paljon vakaampi. On todettu, että laavaputkien sisällä lämpötila on -10oC:n ja -40oC:n välillä. Lämmitysjärjestelmä nostaisi sen miellyttävään lämpötilaan ilman suurta energiankulutusta. Toinen tärkeä asia on paine. Kuun lähes tyhjiöolosuhteet eivät antaisi ihmiselle yli 8 sekuntia aikaa elää. Suonemme räjähtäisivät noin 8 sekunnissa. Paine on siis säädettävä Maan ilmakehän vastaavaan paineeseen. Kuuleirissä ollessamme olemme myös suojassa mahdollisilta meteoriittitörmäyksiltä, joita tapahtuu melko usein.

3.7. Kuvaile nukkumis- ja työskentelytilojen sijainti ja järjestelyt.
Olemme suunnitelleet modulaarisen rakenteen 6 hengelle, joka on monistettavissa niin monta kertaa kuin tarvitaan. Työskentelyalue sijaitsisi pohjakerroksessa (tai ensimmäisessä kerroksessa), joka on suurin ja koostuu seuraavista osista:

- Valvonta- ja komentopaikka: täällä on viestintäkeskus Maahan, mukaan lukien maan pinnalla olevien antennien komentopaikka, jolla on suora yhteys Maapallon maavalvontakeskukseen; Kuuleirin eri osien ja järjestelmien valvonta (veden kierrätys, akut, happisäiliöt jne.).

- Laboratorio: laboratorio, jossa suoritamme erilaisia tieteellisiä kokeita, mukaan lukien elintarvikekasvatuslaboratorio, ja jossa käsittelemme saadut tiedot;

- Varasto varastointia varten, jotta voidaan säilyttää suuri määrä tarvikkeita, jotka voivat taata pitkän oleskelun Kuun leirissä. Toisessa kerroksessa on voimistelusali, olohuone, keittiö ja lastentarha (jossa saattaa tulevaisuudessa olla robottileikkaussali). Kaappeja käytettäisiin kevyempien tavaroiden säilyttämiseen, jotta ne eivät kelluisi alhaisen painovoiman vuoksi. ISS:n tapaan käytettäisiin myös tarranauhoja. Makuualue sijaitsisi kolmannessa kerroksessa, jossa olisi makuusalit (yksi jokaiselle astronautille, koska suunnitelmissa on pitkät kuussa oleskelut) ja kaksi kylpyhuonetta.

4.1. Kuvaile, mikä on suojan virtalähde.
Ensisijainen energialähde on aurinkoenergia. Yksi tärkeimmistä syistä sijaita Kuun navoilla on juuri aurinkoenergia (ks. kohta 2.1). Kuun navoilla on 80-100% auringonvaloa, riippuen Kuun tarkan pisteen leveysasteesta ja korkeudesta. Tämä on suuri etu, joka on navoilla sijainnissa. Kuuleirin ulkopuoli katetaan aurinkopaneeleilla. Aurinkopaneelien määrä riippuu leirin väkimäärästä. Kuten kohdassa 3.2 mainittiin, aloitamme 5 tai 6 astronautin joukolla. Koko leirirakenne olisi modulaarinen, ja niin olisivat myös aurinkopaneelit, sillä aurinkopaneelien määrä voidaan skaalata leirin henkilömäärän mukaan. Paneeleita ohjataan leirin sisällä olevasta valvomosta, jotta ne voisivat osoittaa aurinkoa koko ajan (kuten aurinkokukat) ja kerätä mahdollisimman paljon energiaa. Akut sijoitetaan maan alle laavaputkien sisään. Akut ovat yleensä hyvin suuria, mutta tilaongelmia ei ole, koska laavaputket ovat hyvin leveitä ja erittäin pitkiä. Akut ovat myös huoneen sisällä lämpötilasyistä.

4.2. Kuvaile, mistä vesi tulee.
ISS:n ansiosta tiedämme, että suuri määrä vettä (~97%) voidaan käyttää uudelleen kierrätysjärjestelmän avulla. Se ei kuitenkaan ole 100% tehokasta, joten myös osa maan alta löytyvästä Kuun vedestä tarvittaisiin. Yksi syy Kuun napojen valintaan on se, että siellä on vettä kiinteässä olomuodossa, jäässä (selitetty kohdassa 2.1). Vesisäiliö sijoitetaan lähelle akkuja ja veden kierrätysjärjestelmän säiliön viereen. Kuten eri kohdissa mainittiin, haluamme kuitenkin rakentaa kestävän hankkeen, joten aiomme käyttää Kuun vettä mahdollisimman vähän. Emme voi ottaa vettä jatkuvasti talteen vaikuttamatta Kuun tasapainoon. Näin ollen veden kierrätysjärjestelmä ja vaihtoehtoinen vesihuolto ovat ensiarvoisen tärkeitä. Luultavasti meidän on tuotava vettä Maasta aina, kun avaruusalus saapuu Maasta ja tuo mukanaan myös jalkoja ja tarvikkeita (materiaalia jne.).

4.3. Kuvaile, mikä on ravinnonlähde.
Itsekannattavaa hanketta silmällä pitäen ajattelemme, että pääasiallisen ruoanlähteen tulisi olla Kuuleiriin rakennetusta ruokakasvukammiosta. Ruokakasvukammiossa kasvatettava pääasiallinen ruokatyyppi on vihanneksia (vaikka hyönteisiä voisi ajatella myös). Ehdottomasti tarvittava liha (jos proteiineja ei ole riittävästi mahdollisista kasveista, joita voitaisiin kasvattaa) olisi tuotava Maasta. Maasta on tuotava siemenet tai ehkä jopa taimet, jotta ne kasvaisivat ja kasvaisivat nopeammin. Ruoan kasvukammio sijoitetaan lähelle maanpintaa. Syynä on se, että pyritään käyttämään auringonvaloa suoraan mahdollisimman paljon. Siihen tulee käänteinen ja läpinäkyvä holvi auringonvalon keräämistä varten. Siinä on kuitenkin myös suojus aivan Kuun pinnalla, jos meteoriitteja saattaa esiintyä.

5.1. Mitä haluaisit tutkia kuussa?
Haluaisimme käyttää Moonia seuraaviin tarkoituksiin:

- Maailmankaikkeuden ja kosmoksen havainnointi Kuun kaukaiselta puolelta. Kuun kaukaisempi puoli on täydellinen paikka kosmoksen havainnointiin, koska siellä ei ole valosaastetta eikä ilmakehää, verrattuna havaintoihin Maasta.

- Tieteelliset kokeet: Kuussa (aivan kuten ISS:llä) voidaan tehdä useita kokeita, koska Kuun olosuhteet ovat erilaiset kuin Maassa, kuten paljon alhaisempi painovoima. Voisimme tehdä kokeita ihmiskeholla (toinen syy, miksi on mielenkiintoista, että tiimissä on lääkäri) tai kasveilla.

- Alusta planeettojen ulkopuolisia matkoja varten: Kuu on täydellinen trampoliini muiden aurinkokunnan planeettojen, kuten esimerkiksi Martin, tutkimiseen. Koska painovoima on vain kuudesosa Maan painovoimasta, Kuussa voitaisiin helposti laukaista suurempia avaruusaluksia, jotka kuluttaisivat vähemmän energiaa. Tutkimuksia on jo käynnissä, jotta laukaisu voitaisiin toteuttaa sähköisellä työntövoimalla, ja joitakin kokeita on jo tehty.

- Matkailu: tulevaisuudessa Kuuta voitaisiin käyttää matkailukohteena. ISS:ää valmistellaan jo nyt siten, että siihen voidaan ottaa turisteja. Samalla tavalla Kuu voisi olla myös matkailukohde, jossa voisi käydä huvikseen. Matkailijoiden olisi kuitenkin ensin saatava perusteellinen koulutus, ja heidän olisi suhtauduttava hyvin kunnioittavasti Kuun leirissä vierailunsa aikana tehtäviin töihin. Meidän on huomautettava, että tämä olisi erittäin kallis loma!

Tiimit luovat projektit ja ottavat täyden vastuun jaetusta sisällöstä.