moon_camp

Moon Camp Pioneers Galéria 2021-2022

Az Moon Camp Pioneers-ben minden csapat feladata egy teljes Holdtábor 3D-s megtervezése a Fusion 360 segítségével. Azt is el kell magyarázniuk, hogyan fogják felhasználni a helyi erőforrásokat, hogyan fogják megvédeni az űrhajósokat az űr veszélyeitől, és hogyan fogják leírni a lakó- és munkalétesítményeket.

Team: Here We Are Back !

Lycée Germaine Tillion  Sain Bel    Franciaország 16, 17   4 / 2   Első hely - ESA-tagállamok


Külső nézegető a 3d projekthez

A projekt leírása

Konsztantyin Csiolkovszkij 1911-ben azt írta: "A Föld az emberiség bölcsője, de egy bölcsőben nem lehet örökké élni". Teljesen hihetetlen, amit az emberiség az elmúlt 60 évben elért, köszönhetően azoknak az embereknek, akik egész életüket annak szentelték, hogy lehetővé tegyék az űrkutatást. És most újra el akarjuk hagyni a "bölcsőt", valami nagyobb dologért : hónapokig folyamatosan a Holdon maradni.

A "Here We Are Back !" elnevezésű küldetésünk fő célja. ( HWAB-I ) célja, hogy a tudósok és kutatók megállapításai szerint a lehető legelővigyázatosabb intézkedéseket tegyük, hogy űrhajósaink mindig biztonságban legyenek. Bázisunk 5 térből fog állni, beleértve egy apró hegyre helyezett üvegházat is, hogy nagy mennyiségű fényt nyerjünk vissza, és természetesen az űrhajósok minden létfontosságú szükségletét kielégíti. Ezt a küldetést 8 éves időtartamra tervezzük, a legénység 145 földi naponként változik. Ezen túlmenően a küldetésünk ambíciója a következőkre épül in-situ erőforrások felhasználása. Valójában az összes szükséges erőforrás Földről történő elküldése nagyon drága lenne, és túl sok repülést igényelne, nem számítva a felszállási hibák arányát.

Emellett teljes mértékben ki fogjuk használni a látványos technológiai fejlesztéseket, például az Ariane 6 űrhajósok küldésével az Orion modul fedélzetén, a Holdkapu ( LOP-G ) felhasználásával, amely óriási szerepet játszik a küldetésekben, és rengeteg rovert, valamint rendkívül kifinomult, levegővel támogatott szerkezeteket küldünk.

2.1 Hol szeretnéd felépíteni a Holdtábort?

Úgy döntöttünk, hogy a bázisunkat a Hold déli pólusán, egy apró hegy mellett helyezzük el, a Shackleton kráter közelében, több okból is:

A jelenlévő napfény kihasználása érdekében holdhónaponként körülbelül 90%. Valójában elegendő napenergiát tudunk majd villamos energiává alakítani az egész bázis és a roverek ellátásához. Ha az üvegházunkat a hegyen helyezzük el, még tovább nyerhetjük vissza az energiát.

A hőmérséklet-ingadozások helyesek, és a felszín lehetővé teszi, hogy a közelben néhány állandóan árnyékos régiót ( PSR ) találjunk.

2009-ben, amikor az LCROSS űrszonda a Cabeus-kráter PSR-jénél, nem messze a mi bázisunktól lezuhant, érdekes mennyiségű vízmolekulát észleltek a kilökött porban. A holdi regolit nagy mennyiségű oxigént is tartalmaz. A Déli-sark tehát számunkra a legjobb helyszín a létfontosságú erőforrások kiaknázására, mind a kráterekben, mind a felszínen.

2.2 Hogyan tervezed felépíteni a Holdtábort? Írja le a technikákat, az anyagokat és a tervezési döntéseket.
  • Első szakasz "αlpha" :

Az első rovert egy kis hegységbe küldik ásni, hogy előkészítsék a létfontosságú helyiség telepítését a belsejében. Ezenkívül a kiásott regolitot kitermelik, visszanyerik és felhasználják a bázis többi részének fedésére.

Ekkor 4 kihajtható, légtartásos szerkezetű modult szállítanak. A LOP-G fedélzetén tartózkodó űrhajósok egy küldetéssorozat során elérik a bázis helyét, hogy alagútcsatlakozókkal összekapcsolják a szerkezeteket, és telepítsék az összes létfontosságú rendszert ( a küldetések előrehaladtával az európai nagy logisztikai leszállóegység ( EL3 ) segítségével korábban a Gateway-ről átvitt összes létfontosságú rendszert ). Ugyanezek az űrhajósok az Állomásról nézve is tagadhatatlanul nagyon fontosak lesznek, mivel követik és irányítják a roverek telepítésének nagy részét.

A leendő Heracles leszállóegység fedélzetén egy 3D-nyomtató rover is helyet kap. Ez a rover a hegyekből kinyert regolitot vizelettel kombinálva 3D-nyomtatható szilárd anyaggá alakítja majd, hogy az alapszerkezetekre védőréteget nyomtasson.

Feltételezzük, hogy egyelőre még nem terveztek kellő teljesítményű robotkaros rovert az üvegházunk telepítéséhez, de ennek megvalósíthatósága az elkövetkező években teljesen biztosra vehető.

  • Második szakasz "βêta" :

A "Neptune" jégkitermelő roverünk leszáll, és megkezdi a kitermelési folyamatot, hogy előkészítse az űrhajósok érkezését.

Amint a tábor teljesen működőképes lesz, az Ariane 6-tal az Orion modul fedélzetén történő felszállás és a LOP-G dokkolás után az űrhajósok leszállnak a bázison, és megkezdik a küldetést.

2.3 A Holdon a környezet nagyon veszélyes az űrhajósok számára. Magyarázzátok el, hogy a holdi táborotok hogyan fogja megvédeni őket. (maximum 150 szó)
  • A bázist egy 1,5 méteres, vizelet és regolit kombinációjából készült, rendkívül ellenálló anyagból készült réteg fogja borítani, amely megvédi az űrhajósokat a mikrometeoritoktól és a kozmikus plusz napsugárzástól. Hasonlóképpen, a létfontosságú űrkupola a kis hegyen áll majd, sokkal nagyobb védelmet nyújtva.
  • A Hold levegőtlensége egy másik nagy probléma. Így a bázis 2 rekeszre lesz osztva, köszönhetően 1 légzsilipnek a létfontosságú űrcsatlakozóban, ami lehetővé teszi a menedéket az egyik rekesz légszivárgása esetén. Továbbá, a stabil és élhető hőmérséklet fenntartása érdekében a bázist szilika aerogéllel hőszigetelik majd. Ennek szigetelőképessége kiváló, de mindenekelőtt a regolitban található szilíciummal és oxigénnel lehetne elkészíteni.
  • Az űrhajósok 29,5/29,5 távközlési kapcsolatban lesznek a Földdel, ami lehetővé teszi a rendkívüli támogatást és együttműködést a küldetés személyzetével és családjával, de figyelmeztetni is tudja őket közvetlen veszély esetén.
2.4 Magyarázza el, hogy a Holdtábor hogyan fogja biztosítani az űrhajósok számára:

Víz
Élelmiszer
Teljesítmény
Air

Az asztronautáknak sokféle felhasználásra lesz szükségük a vízre: ivásra, zöldségtermesztésre, rakétaergol előállítására az elektrolízisnek köszönhetően a jövőbeli küldetésekhez, és a Hold történetének megismerésére.
Tehát a "Neptun" roverünk ki fogja használni a jégvizet az állandóan árnyékban lévő régiókban a bázis közelében ( Shackleton, de Gerlache és a kettő közötti kráter ), és ezt a jeget vissza fogja hozni, hogy miután folyékonnyá olvadt és megszűrték, feltöltse. Ehhez a rover egy korábban az expedíciós kráterek szélére telepített, a napsugarakat visszaverő toronyhoz csatlakozik : a Neptun és a torony az antennájuknak köszönhetően összekapcsolódik, és a tükör automatikusan mozog, hogy a napelem röppályáján visszaverje a napsugarakat.
A Mikro-ökológiai életfenntartó rendszer alternatívát ( MELiSSA ) is használni fogjuk a mindennapi életből származó víz újrahasznosítására és tisztítására : vizelet, higiéniai használat, izzadás....

Tervezzük, hogy a hegyre egy üvegházat telepítünk, 2 térre osztva. Az elsőben a zöldségek termőföldben ( anaerob komposztálással előállított ) termékeny talajban fognak nőni. A mikro-tina paradicsomot választottuk a gyors növekedésük miatt, és az uborkát ( nem igényel főzést ). A második a hidroponikus rekesz, ahol az édesburgonya fog nőni a magas vitamin és szénhidráttartalma miatt. A hidroponikus termesztést tovább fogjuk fejleszteni, mivel tudjuk, hogy ez lenne a tökéletes módja annak, hogy hosszú távon, sokkal kevesebb víz felhasználásával termesszünk zöldségeket.
Az üvegház lehetővé teszi a növények számára, hogy tiszteletben tartsák napi ciklusukat: 9 óra napsütés, 15 óra "éjszaka" egy origami panelekből álló rendszer segítségével. Az üvegház üvegezése csökkenti a beérkező napenergiát, és csak a fotoszintézishez szükséges hullámhosszakat engedi át. Ezenkívül a holdfényes éjszakák alatt a fényvisszaverővel ellátott LED-ek megmentik a növények növekedésének folyamatosságát.

Mivel a Nap sugarai szinte állandóan jelen vannak a helyszínünkön, ez a legjobb energiaforrás a bázis és a roverek áramellátásához.
Rengeteg fotovoltaikus panelt telepítenek a bázis körül, az üvegházban ( panelek telepítési rendszere ) és a hegyen. Ez több mint 80% villamos energiaforrásunkat fogja képviselni.
A víz elektrolízisét arra is felhasználjuk, hogy a víz molekuláját oxigénre és dihidrogénre osszuk, hogy egy üzemanyagcella segítségével villamos energiát termeljünk. De nem ez lesz a fő energiatermelés, mivel a víz nagyon értékes.
A körülbelül 3,5 napig tartó holdi éjszaka miatt azonban a villamos energiát szuperkondenzátoros akkumulátorokban fogjuk tárolni, hogy közvetett módon használhassuk fel, és akkor is ellássuk a bázist, ha a napfény nem éri el a paneleket. Ezenkívül ez megvédheti az űrhajósokat bármely áramellátó rendszer váratlan meghibásodásától.

A levegő kétségtelenül a legfontosabb erőforrás. A víz újrahasznosítása mellett a Mikro-ökológiai életfenntartó rendszer alternatívája az űrhajósok által kibocsátott CO2-t is O2-vé alakítja át a mikroalgáknak köszönhetően, hogy lehetővé tegye számukra az autonómia állandó körforgását. Még ha ennek a rendszernek a teljes megvalósításáig még évek vannak is hátra, számunkra ez a leghatékonyabb módja annak, hogy lehetővé váljon egy hosszú távú, emberes űrmisszió.
Ezen túlmenően szellőztetőt fogunk telepíteni a levegő elvezetésére és az űrhajósok védelmére a mikrogravitációban a levegő konvektív jelenségének hiánya miatt. Az űrhajósok ugyanis meg is halhatnak, ha állandóan a saját kilökött CO2-jüket lélegeznék be.
Nevezetesen, hogy a földi missziós csapatok is bármikor jelenthetik az űrhajósoknak a rendellenes légnyomásváltozást.
( Folyamatosan figyeljük a Thales Alenia Space rover projektjének evolúcióját a regolitból történő oxigénkivonásról/finomításról ).

2.5 Magyarázd el, mi lenne a Holdtáborod fő célja.

A HWAB-I főként tudományos küldetés lesz, amelyet végig a földi személyzet és a LOP-G fedélzetén tartózkodó űrhajósok támogatnak. Ez egy teljesen teljes felkészülés lesz a jövőbeli Mars-küldetésekre, mivel fel fogjuk ismerni a Földtől ilyen távolságban végrehajtott küldetés pszichológiai hatását, és mivel a hosszú távú használat során minden rendszert úgy tudunk majd átalakítani, hogy a lehető legkényelmesebbé tegyük őket a jövőre nézve. Ezen kívül tesztelni fogjuk a rakéta ergolok előállításának megvalósíthatóságát a helyben található erőforrások felhasználásával : miért ne lehetne a Hold a jövőbeli küldetések kiindulópontja ?

Azt is lehetővé tesszük, hogy újságírói utakat ( 2 vagy 3 ) készítsenek elő, hogy nyilvánosan beszámoljanak arról, hogyan élnek az űrhajósok, mit csinálnak a mindennapi életben, és hogy megmutassák a világnak, hogy ennek a küldetésnek valódi haszna van.

3.1 Írjatok le egy napot a Holdon a Holdtábor űrhajós legénysége számára.

Igaz, hogy egy folyamatosan aktív bázis produktívabb lenne, de a 2 űrhajós közötti együttműködés a legfontosabb pont a mentális egészség és a biztonság szempontjából. Ezért csak 2,5 óra időeltolódás lesz a napjukban.

Ébredés után az első űrhajós ellenőrzi a műszerfalon, hogy minden rendben működik-e ( légnyomás és szellőzés, áramkészlet, vízmennyiség tartalék... ). Ha minden működik, felmegy az üvegházba, hogy ellenőrizze a növények növekedését és begyűjtse a napi zöldségeket. Ezután csatlakozhat a munkakupolához, hogy a regolitból történő ergoltermeléssel kísérletezzen.

Itt az ideje, hogy a másik űrhajós felébredjen. Mindkét csapattárs egyszerre mosakszik meg, és együtt reggelizik : ez a pillanat, hogy megbeszéljék és felfogják az új együttműködési napot.

Egy órával később felkészülnek egy bázison kívüli tevékenységre ( EBA ) : a második űrhajósnak a társa segít felvenni az EBA-ruhát, és a bejárati zsilipen keresztül kimenni. A másik űrhajóssal az antennának köszönhetően mindig rádiókapcsolatban áll, és a következő feladatokat végzi: regolitminták vétele stratégiai pontokon, a bázis rendszereinek ellenőrzése és javítása, ha szükséges, a Neptunuszról visszahozott bányászott jégtartály visszaszerzése és kicserélése egy másik üres tartályra, hogy a rover visszatérhessen a küldetésre. Amikor mindennel végzett, a légzsilipen keresztül visszatér a bázisra, és mindkét űrhajós elhelyezi a jégtartályt az automatikus olvasztó- és szűrőgépes folyamatba.

Az étkezés után 2 órát sportolásra szánnak, ami kötelező az űrhajósok rutinjában. A mikrogravitáció miatt a testsúly nagymértékben eltér, ezért a felszerelést kifejezetten ilyen körülményekhez tervezték. A foglalkozás végeztével a képernyő előtt találkoznak, hogy videohívást kezdeményezzenek a csapatokkal és a családjukkal. Még ha a történelem legfelkészültebb űrhajósait képviselik is, nem szabad elfelejtenünk, hogy ők mindenekelőtt emberek, és kapcsolatot kell tartaniuk a hozzájuk közel állókkal.

Míg a második űrhajós a 2,5 órás időeltolódást tiszteletben tartva folytatja a munkát, az első elalszik, és nézi, ahogyan A halványkék pont képet, hogy emlékeztesse őt, hogy még ha a bölcsőnk a Föld egy kvark a világegyetemben, a Holdon Ő egy második Napként jelenik meg, amely még mindig közel marad hozzá, és az űrhajósok szemét ragyogásra készteti.

Egyéb projektek:

  Harmonia

 

  "Tudor Vianu" Nemzeti Számítástechnikai Szakközépiskola és Kollégium Tudomány
    Románia
  watcher

 

  郑州轻工业大学
    Kína
  Felemelkedő férfiak

 

  郑州轻工业大学附属中学
    Kína
  Negyvenkettő

 

  郑州轻工业大学附属中学
    Kína