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: LunarX

A Kingston Akadémia  Kingston upon Thames    Egyesült Királyság 15, 17   4 / 0


Külső nézegető a 3d projekthez

A projekt leírása

A Holdtábor projektünk fő tudományos célja a Holdon található erőforrások felhasználása az emberi jelenlét fenntartása érdekében, emellett két fő kísérletet is végzünk: 1.) a növények növekedése alacsony g-környezetben és 2.) a holdi regolit mechanikai tulajdonságainak vizsgálata. Bázisunk alkalmas arra, hogy továbbfejlődjön fenntartható lakó- és turisztikai települések kialakítására. 

 

A bázisunk építése ISRU segítségével történik, a holdi regolit felhasználásával, amely az űrhajósokat védi a beeső napsugárzástól, valamint szerkezeti megerősítést biztosít. A bázis tervezése 3D nyomtatással történik, amelyet egy kis robotflotta végez az emberek megérkezése előtt. Az ISRU-t azért alkalmazzák, mert gazdaságilag hatékonyabb, mint a Földről a Holdra szállítani az anyagokat. Ez aztán kapuként szolgálhat a további holdkutatáshoz. Holdtáborunk két részből áll, az egyik egy felszíni állomás, amely a vezérlőmodulnak (CM), a járműtároló modulnak (VSM) és a lakómoduloknak (HM) ad otthont. A második, 15 méter mélyen a föld alatt található részlegben tároljuk az RTG-ket, amelyek a holdi ciklus sötét időszakaiban a tartalék energiaellátást biztosítják, valamint további élelmiszerkészleteket és az egyik kísérletünket.

 

A küldetésünk ciklusokból áll, és minden új ciklusban négy további legénységi tag érkezik a bázisra. Az 1. kísérlet során a regolitot a holdi regolit-feldolgozó egységünkbe (LRPU) szállítják, ahol megvizsgálják, hogy alkalmas-e üzemanyag, oxigén, víz, elektromos vezetés és tápanyagforrásként a növények növekedéséhez. Ezután a vízjeget oxigénre és hidrogénre bontják, hulladékként metán és szén-dioxid keletkezik. A 2. kísérletben az alacsony gravitáció és az oxigénkoncentráció hatását kívánjuk vizsgálni a növények növekedésére; ez a kutatás a Holdra és a Marsra irányuló jövőbeli hosszú távú küldetésekre is hatással lesz, ahol az űrhajósoknak önellátóan kell majd élelmet termelniük. 

2.1 Hol szeretnéd felépíteni a Holdtábort?

Úgy döntöttünk, hogy holdi táborunk bázisát a Peary-kráter pereménél, a Hold Északi-sarkának közelében helyezzük el. A Hold kis tengelyirányú dőlése miatt ez a hely majdnem egy teljes holdi napon át napfényt kaphat, így ideális a napenergia-termeléshez. Ráadásul a perem közelében kisebb a hőmérséklet-ingadozás, ami csökkenti a bázisunk építésének költségeit. A peremekkel ellentétben a kráter mélyén alacsony a hőmérséklet és kevés a napfény, viszont hatalmas mennyiségű vízjeget tartalmaz, amelyet megolvasztva ivóvíz nyerhető, vagy elektrolízissel hidrogén és oxigén nyerhető. Mindkét elem hasznos hajtóanyag a rakétáink számára, míg az oxigén különösen fontos az emberi élet és a holdbázis tevékenységének fenntartásához. Ezeknek az erőforrásoknak a közelsége segít csökkenteni a szállítási költségeiket, és lehetővé teszi, hogy több időt töltsünk kutatással.

2.2 Hogyan tervezed felépíteni a Holdtábort? Írja le a technikákat, az anyagokat és a tervezési döntéseket.

A bázisunk építése két szakaszban történik majd. Az első szakasz a földalatti moduljaink (UGM) alapjainak kiásása lesz, amelyet 3D nyomtatási eljárással és egy kis autonóm robotflotta által vezetett ásatással hajtunk végre. Ezek a modulok adnak otthont a tartalék RTG-knek és a gyakorlótermeknek; az RTG-k biztosítják majd a kezdeti energiát a lakómodulok (HM) további építésének megkönnyítéséhez. Ez segít minimalizálni a küldetés megszakításait, mivel az űrhajósok közvetlenül az orbitális kommunikációs modulból (OCM) tudnak átmenni a (HM) modulba. Amíg azonban a teljes szerkezet építése befejeződik, az űrhajósok a bázisra érkeznek, hogy befejezzék az építkezést. A Földdel való kommunikációs szolgáltatások telepítése, valamint a tudományos kísérletekhez szükséges berendezések telepítése lesz az űrhajósok számára az elsődleges feladat. Az erőforrásokat rakéták és egy relé-rendszer segítségével szállítják majd az építés előtt és alatt. A hélium 3 és a ritka fémek kitermelése után a holdi bázis kereskedelmi hálózatot hozhat létre a jövedelemtermelés érdekében, ami gazdaságilag függetlenné teszi a bázist. A költségek csökkentése érdekében megpróbáljuk előnyben részesíteni a megfelelő tulajdonságokkal rendelkező helyi anyagok használatát. Például a bázisok alapjait holdi regolitból lehet építeni. Vízzel keverve ez a kénbeton nagyobb szakítószilárdsággal és Young-modullal rendelkezik, mint a cementbeton, így a bázisunk még szilárdabb lesz. Ezen túlmenően bázisunk alaprajza kompakt, az esztétikát feláldozva a funkcionalitásért, amit a nagyobb szilárdságot, gyorsabb építési sebességet és építészeti hatékonyságot biztosító kupolaforma választása is tükröz.

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 Holdtábort elsősorban holdi regolitból készült betonból építik, bizonyos alkatrészek (pl. robbanóajtók vagy liftaknák) alumíniumból készülnek. Az alumínium nagyszerű építőanyag, mivel magas a Young-modulja és a nyomószilárdsága, valamint könnyű. A bázisunk nagy részét holdi anyagból építjük, mivel rendkívül sokoldalúan felhasználható, és a projekt több területén is felhasználható az asztronautáink védelmére:

1.) A tábort a napsugárzástól védő bevonat

2.) meteoritok elleni ütközés elleni védelem

3.) a bázis szerkezeti megerősítése (a Space Factory által a NASA finanszírozásával szabadalmaztatott AI 3D nyomtatási módszerrel).

 Ezenkívül az UGM-ben olyan érzékeny berendezések, mint a szívritmus-monitorok és RTG-k vannak elhelyezve, hogy megelőzzék az érzékeny berendezésekre, mint a szívritmus-monitorokra és RTG-kre ható sugárzás káros hatásait. Az űrhajósok egészségügyi kockázatainak további minimalizálása érdekében a bázist a toruszok segítségével előállított lokalizált mágneses mezők (LMF) veszik körül. A tóruszban a szuperszonikus plazma áramlása mágneses tekercseket hoz létre, amelyek mágneses buborékot hoznak létre a HM és a CM körül, eltérítve a potenciálisan veszélyes ionizált részecskéket. 

2.4 Magyarázza el, hogy a Holdtábor hogyan fogja biztosítani az űrhajósok számára:

Víz
Élelmiszer
Teljesítmény
Air

A víz alapvető erőforrás mind űrhajósaink túléléséhez, mind pedig az oxigén és a hidrogén üzemanyagként való kinyerésére irányuló kutatásokhoz elektrolízis útján. Mivel bázisunk a NASA és az ESA hosszú távú céljainak megfelelően ugródeszkaként szolgál majd további Mars-küldetésekhez, a víz fordított elektrolízissel történő megszerzése és előállítása kiemelkedő fontosságú lesz a bolygó tartós felfedezéséhez. A holdi regolitban vagy felszínen bőségesen jelen lévő jéggel rendelkező régiók (mint a bázisunk helye) ideálisak a víz kinyerésére. A jég megolvasztható és kezelhető, hogy ihatóvá váljon. A bázishoz egy újrahasznosító rendszer is tartozik majd, hogy a bázison az életfenntartás a lehető legzártabb körfolyamatú legyen; ez lehetővé teszi a létfontosságú víz és oxigén pazarlásának csökkentését. A víz kulcsszerepet játszik az üvegházi növényvilág megőrzésében is, amely az űrhajósok számára táplálékforrásként és a mentális egészséget javító gazdagító tevékenységként is funkcionál.

Kezdetben ezt az építési időszakok alatt kell kivinni a Földből. Lesznek további küldetések az élelmiszerek Földről a Holdra történő szállítására. Az összes élelmiszert az UGM-ben tároljuk, és a liftünkkel el lehet szállítani a HM-be és a CM-be. Az egyik küldetési célunkkal összhangban, hogy önellátó bázist alakítsunk ki a Holdon, az élelmiszert végül a Holdon termesztjük majd az üvegházunkban, hogy növeljük a holdi bázis függetlenségét és csökkentsük a hosszú távú szállítás magas költségeit. Az űrhajósok által fogyasztható ételek választéka a salátáktól a hús- és halételekig terjed majd, a romlandó élelmiszerek többsége előre csomagolva lesz, hogy meghosszabbítsa a fogyasztási idejét. érdekes lesz annak vizsgálata is, hogy a növények, gyümölcsök és zöldségek hogyan fejlődnek az alacsony g-környezetre reagálva.

Ez többféle forrásból származik. Az energia jelentős része a Napból származik majd, monokristályos napelemek segítségével, mivel a napelempark helyszínei közel állandó napfényben fognak állni. Kiegészítésként termionikus lendkerekek szolgálnak majd a Hold hőmérséklet-változásainak kihasználásával. Lehetőség van továbbá arra, hogy piezoelektromos anyagokkal borítsák be a holdbázis infrastruktúráját, valamint az utakat, amelyeken az LR rendszeresen áthalad, hogy a részecskékkel való ütközésből származó mechanikai feszültséget elektromos árammá alakítsák, miközben extra védőrétegként szolgálnak. Az RTG-k vészhelyzetben vagy csúcsigény esetén tartalék energiát biztosítanak. A becslések szerint a tipikus energiaigény 100kwh és 10MWh között mozog, a bázis hosszú távú méretétől és igényeitől függően, ezért a lehető legváltozatosabb energiaforrás létfontosságú a Holdon való tartós jelenléthez.

Kezdetben az oxigént a Földről a Holdra szállítják az OCM-hez csatlakozó szállítójárműveken keresztül, majd a holdi leszállóegységünk szállítja ezt a bázisra. A holdfelszín jege megolvasztható és elektrolízissel oxigén előállítására alkalmas, kiegészítve ezt a külső ellátást. Azt is megvizsgáljuk, hogy az üvegházban tenyésztett cianobaktériumokat, valamint a legújabb kutatásokon alapuló szintetikus mikrobákat fotoszintézisre használhatjuk, így az űrhajósok aerob légzése során felszabaduló szén-dioxidot újrahasznosítva több oxigént termelhetünk. Ennek további fokozására fontolgatjuk a NASA MOXIE-jének továbbfejlesztett változatát, amely a szén-dioxid elektrolíziséből képes lélegezhető levegőt előállítani. A felesleges levegőt az EVA-k vagy vészhelyzetek esetére tároljuk. A fent említett két technika, a mikrobák és a MOXIE (továbbfejlesztett) használata végül lehetővé teszi egy olyan bázis létrehozását, amely nem függ a Földről származó oxigén utánpótlástól. A levegő környezetbe történő távozásának korlátozása érdekében a HM és a CM rendszerben alumíniumból készült légzáró robbanóajtók találhatók.

2.5 Magyarázd el, mi lenne a Holdtáborod fő célja.

A Holdtábor általános célja egy lakható terület létrehozása az űrhajósok számára, ahol tudományos vizsgálatokat végezhetnek, beleértve a holdi gravitáció és a holdi körülmények hatását az emberi anatómiára, valamint a holdi regolit anyagi tulajdonságait, különösen mint építőanyag és potenciális elektromos vezető. Ez azután egy nagyobb lakható területté fejleszthető a jövő generációi számára, és potenciálisan gazdasági hasznot hozhat a földi turistáknak, akik meglátogathatják a holdi bázist. Ezen túlmenően bázisunkat ugródeszkaként képzeljük el a jövőbeli Marsra és azon túlra irányuló küldetésekhez, kihasználva a Holdról történő indítás alacsonyabb költségeit, valamint a rövidebb átlagos utazási időt és a rugalmasabb indítási ablakokat. Összefoglalva, bázisunk:

  1. Kísérletek elvégzése, amelyek révén jobban megérthetjük az alacsony g-értéknek az emberi anatómiára gyakorolt hatását és a holdi regolit anyagi tulajdonságait.
  2. Legyen önellátó, hogy támogassa az emberi jelenlét növekvő terjeszkedését más világokon.
  3. A jelenlegi robotmissziók és a Mars felszínén való esetleges emberi jelenlét közötti szakadék áthidalása. 
3.1 Írjatok le egy napot a Holdon a Holdtábor űrhajós legénysége számára.

Az űrhajósok reggel 6 órakor ébrednek, és rutinfeladatokat látnak el. A reggelit és a többi étkezést a bázison termesztett élelmiszerekből, valamint a Földről szállított élelmiszerből fogják biztosítani. Reggel a négy űrhajósból álló csoportunk két csoportra oszlik, és kísérleteket végeznek. Az 1. csoport holdi regolitot hoz majd vissza az EVA-ból, és kísérleteket végez, hogy tesztelje a tulajdonságait, például a szakítószilárdságát, illetve azt, hogy felhasználható-e sugárzás elleni védelemre vagy az elektromosság elvezetésére. A 2. csoport az üvegházban fog dolgozni, hogy felügyelje a szintetikus és mesterséges mikrobák tenyésztését és a növények növekedését. Ez magában foglalja az ehető élelmiszerek készleteinek vizsgálatát, a növények és növények termesztésének optimális körülményeit, valamint a holdi anyagok felhasználását ezek segítésére. A két csoport felváltva fogja végezni a kísérleteket, mivel ez lehetővé teszi, hogy mindannyian alaposan megértsék az egész bázis működését. Az eredményeket a délutáni elemző foglalkozásokra rögzítik.

 

Mindkét csoport visszatér a bázisra ebédelni. Az ebédidő alatt videohívást folytatnak a földi földi irányítással. Ebben a videohívásban elhalasztják az oxigén- és élelmiszer-utánpótlást, mivel a bázisnak végre sikerült önellátóan élelmiszert termelnie az üvegházon keresztül. Ebéd után az űrhajósok ellenállóképességi edzéssel és futópadon való futással tartják fenn fizikai kondíciójukat. Második kísérletük részeként méréseket végeznek az egészségi állapotukról, például a szívritmusról, a tüdőkapacitásról és a vérnyomásról, hogy felmérjék az alacsony g-környezet hosszú távú hatásait az emberi anatómiára. Várhatóan az eredmények idővel a csontok összetételének romlását, valamint izomsorvadást mutatnak majd; ezeket az adatokat felhasználhatják a további holdi küldetések tervezésénél, amelyek minimalizálják az ilyen káros egészségügyi hatásokat, mint például a mesterségesen, centrifugás élőhelyeken keresztül előidézett gravitáció. Ebéd után az űrhajósok elemzik a holdi regolitkísérlet eredményeit, feljegyzik az elektromos vezetőképességet és a hőtágulást; ezeket az adatokat aztán továbbítják a földi földi irányításnak további elemzés céljából. Ezt követően az űrhajósok csapatépítő tevékenységeket végeznek a CM-ben, hogy fenntartsák a jó kommunikációs és együttműködési készségeket;Fontos, hogy a legénységen belüli jó kapcsolat megmaradjon az ilyen hosszú küldetések során. Vacsora után beszélgetnek a Földön élő szeretteikkel. A jó mentális egészség megőrzése érdekében elengedhetetlen, hogy képesek legyenek kezelni a honvágyat, miközben a hosszú ideig tartó küldetésen vannak.

Egyéb projektek:

  Skyhook

 

  Shanghai Qingpu Senior High School
    Kína
  BRNO Sárkányok

 

  Biskupské gymnázium Brno a mateřská škola
    Cseh Köztársaság
  Moony

 

  Petroc College
    Egyesült Királyság
  Jáde nyúl

 

  郑州轻工业大学附属中学
    Kína