felfedezés interaktív kép

Moon Camp Pioneers 2022 - 2023 Projekt Galéria

Az Moon Camp Pioneers-ben minden csapat feladata egy teljes Holdtábor 3D-s megtervezése az általuk választott szoftver 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 holdtáboruk lakó- és munkaeszközeit.

GEVO Sázavská

Gymnázium Evolution Sázavská Praha 2-Hlavní město Praha Cseh Köztársaság 16, 17 3 / 0 Angol
3D tervező szoftver: Fusion 360

Külső nézegető a 3D projekthez

External URL to the team’s project (e.g. website or PDF):

https://drive.google.com/drive/folders/1vUiwM3kJ7bW8kuaKoh46p9cqz31TO9o0?usp=share_link

1.1 - A projekt leírása

Küldetésünk neve Planetáris élőhely és asztro-tudományos felfedezés. Ez a következő P.H.A.S.E. a holdkutatásban.

A küldetés célja a folyamatos emberi jelenlét elérése a Holdon, és támaszpontként szolgál a jövőbeli holdi küldetésekhez. Bázisunk a modern mérnöki tudományok csodáit használja fel, a biztonságot szem előtt tartva. Úgy terveztük, hogy kielégítse űrhajósaink minden létfontosságú szükségletét, és biztosítsa a kényelmet tartózkodásuk alatt. Ez az állomás más holdi infrastruktúrákra épül, mint például az ESA által létrehozott Gateway. Ez a küldetés a holdbővítés időkeretének későbbi szakaszában fog megvalósulni, hogy az egész folyamat maximális biztonságot és zökkenőmentességet nyújtson.

A PHASE 3 űrhajósnak ad otthont. A Hold déli pólusánál lesz elhelyezve. Ezt a helyet kifejezetten egyedi tulajdonságai miatt választották ki. Az állomás 5 helyiségből áll: A laboratórium, a hálószoba, a szociális helyiség, az üvegház és a nyomáskamra. A szobákat folyosók kötik össze, amelyek további tárolóhelyeket és fontos rendszereket, például a MELiSSA életfenntartó rendszert tartalmaznak. Az alábbiakban a felülről lefelé nézet látható:

A PHASE küldetés egy rovert, 2 autonóm robotot, antennát és összesen húsz földalatti napelemet is tartalmaz az energiaellátás érdekében.

1.2 - Miért akarsz Holdtábort építeni? Magyarázza el a Holdtábor fő célját (például tudományos, kereskedelmi és/vagy turisztikai célokat).

Az állomás fő célja a tudományos kutatás. A kutatás a Holdon történő növénytermesztésre és -termesztésre, valamint a Hold 1/6-os gravitációja alatti életképesség vizsgálatára összpontosítana. A kutatás másik, talán még fontosabb része a Hold vizének begyűjtése és ivóvízzé alakítása lenne. További kutatás tárgya lenne a holdkőzetek mélyebb tanulmányozása és felhasználása a holdi építkezésekben.

2.1 - Hol szeretnéd felépíteni a Holdtábort? Magyarázd meg a választásodat.

Mint korábban írtuk, a bázis a Hold déli pólusán helyezkedne el a stabil napfény és a fagyott/földalatti víz elérhetősége miatt. Pontosabban a bázis a Shackleton-kráteren kívül helyezkedne el. Maga a kráter a Hold keletkezése óta sötétségbe burkolózott, és fagyott víztározóként szolgálna.

2.2 - Hogyan tervezed felépíteni a Holdtábort? Gondoljátok át, hogyan tudnátok hasznosítani a Hold természeti erőforrásait, és milyen anyagokat kellene a Földről behoznotok. Írjátok le a technikákat, az anyagokat és a tervezési döntéseket.

A bázis építése két szakaszra oszlik. Az első lesz a személyzet nélküli, a második pedig a személyzettel ellátott. Az űrhajósok a másodikban érkeznek meg, és minden szükséges dologgal elkészülnek. Az elsőn a fedélzeten lévő erőforrások között lesznek az állomás főegységéhez szükséges anyagok. Az állomás felfújható lesz, és szénszál-erősítésű kevlárból készül majd, valamint titániummal lesz megerősítve. A bázis alapjának megépítéséhez 3D nyomtatást fogunk használni, hogy pontos alapot fektessünk le. Részben nyomtathatunk helyi anyagok, például holdkőzet felhasználásával, hogy tovább minimalizáljuk a szükséges anyagokat. A falak belsejét oxigén és nitrogén keverékével fogjuk feltölteni, amely vészhelyzeti oxigéntartalékként fog szolgálni.

Ennek az első fázisnak a része lesz a két autonóm robot, amelyek mindent, amit csak tudnak, összeraknak. Az állomás a sugárzás és egyéb veszélyek elkerülése érdekében a föld alatt lesz. A robotok előkészítik a talajt az állomás számára, majd beborítják azt ásott anyaggal. Az első fázisban az energiát és a kommunikációt is felállítják az antennákon és a napelemeken keresztül. A legfontosabb rész, amelyet az első fázisban fel kell állítani, a vízrendszerek. Ezek működését a későbbiekben ismertetjük. Miután az első fázisban beállítottuk az elektrolízist, a termékgázokat felhasználhatjuk a falak kitöltésére.

2.3 - Hogyan védi és nyújt menedéket az űrhajósoknak a Hold zord környezete ellen?

A bázis úgy védi lakóit, hogy 3D nyomtatott holdkőzet anyaggal borítja. Ennek számos előnye van. Megvéd a sugárzástól és a meteorzáporoktól. Ezáltal nincs szükség bonyolult és nehéz szerkezetekre, lehetővé teszi a megerősített felfújható kialakításunkat, ami súlyt takarít meg a hajókon, és több további hasznos teher szállítását teszi lehetővé.

Vannak visszahúzható földalatti napelemek is, amelyek elrejthetők a meteoreső okozta veszély esetén. A földalatti tároló automatikusan megtisztítja a holdport a panelekről. Az antenna szintén behúzható, hogy megelőzze a sérüléseket.

A Hold környezetének egyik legnagyobb problémája a por. A bázisnak külső berendezésekre és EVA-kra kell támaszkodnia. A porprobléma megoldása érdekében mindent, ami kívül van, vagy érintkezik a porral, egy speciális réteggel vonnak be, amely a por elektromos töltését használja fel ellene. A rendszer olyan elektromos réteggel rendelkezik majd, amely aktívan taszítja a port, ahelyett, hogy vonzaná. A merev, rögzített testek fémből készült réteget fognak használni, a rugalmas testek, például az űrruhák pedig szén nanocsöveket fognak vezetőként használni.

3.1 - Hogyan biztosítja a holdtábor az űrhajósok számára az alapvető szükségletekhez, például vízhez, élelemhez, levegőhöz és energiához való fenntartható hozzáférést?

A bázisunk újrahasznosító rendszereket fog tartalmazni a fekete és szürke víz számára, amelyek megtisztítják / újrahasznosítják azt. A végeredmény iható fehér víz lesz, amelyet máshol is felhasználhatunk. A folyamat maradékát trágyaként fogjuk használni az üvegházban.

Az újrahasznosítás mellett a fő vízforrás a Hold vizének bányászata és ivóvízzé tisztítása lesz. Ezt egy RTG-vel feltöltött rover fogja elérni, amely a kráterek jegében fog bányászni. Az RTG nem igényel majd töltést és napfényt, és lehetővé teszi, hogy a rover a kráter sötét területein is dolgozhasson.

A fő táplálékforrást az üvegházi növények jelentik. Az üvegházi polcok többfunkciósak, és különböző típusú növények tartására alkalmasak. A fő termesztett növények a következők: C-vitaminok, paradicsom az A,C,K-vitaminok, kálium és rostok miatt. Az utolsó növény a bab a cink, réz, mangán, szelén és B1,B6,E vitaminok miatt. Az űrhajósokkal együtt a Földről szállított élelmiszereket is bevennénk. Az üvegházban nappali és éjszakai ciklusok vannak, amelyeket a nagy hatékonyságú fények intenzitásának és fényerejének változtatásával hozunk létre. A palántákat, mint említettük, az automatikus műtrágyázó és locsoló modul (AFSM) trágyázza és öntözi, amelyet az újrahasznosító modulból táplálnak majd.

Az űrhajósok oxigénellátását részben az üvegház melléktermékeként keletkező növényekkel, részben pedig a holdi víz elektrolízisével fogják biztosítani. A falak belsejét is használhatjuk vészhelyzeti oxigén tartalékként, ha a rendszerek meghibásodnak. A bázis belseje feltöltődhet széndioxiddal az oxigén cseréjeként.

Több mint 75 kW villamos energiát termelünk napenergiával. Egyetlen panel 12m2 felületű, nekünk húsz lesz. Egy kis matematikával és nagy hatásfokú, 25% hatásfokú panelek használatával, valamint a napenergia-állandó felhasználásával megkapjuk: 240×1300:4 = 78000W teljesítmény. Az RTG-ket vészhelyzeti tartalékként fogjuk használni.

3.2 - Hogyan fog a Holdtáborod foglalkozni az űrhajósok által a Holdon termelt hulladékkal?

Lesz egy zárt és teljesen integrált MELiSSA-hurok a bázisunkon, amely gyakorlatilag a bázison keletkező összes hulladékot képes kezelni és újrahasznosítani. A MELiSSA egy mesterséges ökoszisztémán alapuló életfenntartó rendszer, amelyet az ESA kezdeményezett. A MELiSSA hurok 4 rekeszből áll:

Folyósítás - gyűjtőhely
Fotoheterotróf - A cseppfolyósító melléktermékek eltávolítása
Nitrifikálás - Az NH4+ nitrátokká történő átalakítása
Photoautotróf - növényi részleg az oxigén regenerálására

A fentieket e dokumentum céljaira erősen leegyszerűsítettük. Célunk, hogy nulla hulladékot termeljünk, és mindent újrahasznosítunk, amit a Holdra viszünk.

3.3 - Hogyan fogja a Holdtábor fenntartani a kommunikációt a Földdel és más Holdbázisokkal?

Maga a bázis rövid és nagy hatótávolságú antennával lesz felszerelve a kommunikációhoz. A lényeg, hogy az ESA Hold körüli pályára állított Gateway misszióját használják a Földdel való összeköttetést biztosító átjátszóállomásként. Ez a kapcsolat akkor is lehetővé teszi a kommunikációt, ha a Föld nincs közvetlen látótávolságban a holdbázishoz képest. A Gateway emellett tökéletesen szolgál a bázissal folytatott egyéb holdi tevékenységek orbitális átjátszójaként, akár nagyobb távolságokra is. A tetőn lévő antenna tartalékként szolgál, és elsősorban a Gateway kommunikációra szolgál. A földön lévő nagyobb antenna egy teljes értékű elsődleges antenna.

4.1 - Milyen tudományos téma(k) áll(nának) a Holdtáborban végzett kutatás középpontjában? Fejtsétek ki, milyen kísérleteket terveztek a Holdon (például a geológia, az alacsony gravitációs környezet, a biológia, a technológia, a robotika, a csillagászat stb. témakörökben).

A bázis fő kutatási célja a különböző bolygókon (holdakon) lévő kolóniák és az emberi reakciók kutatása, amelyeket aztán a jövőbeni küldetések során fel lehet használni. Ehhez kapcsolódik a Hold geológiájának mélyebb feltárása és megértése. A bázis a Hold kőzetének és egyéb erőforrásainak bányászatát és felhasználhatóságát fogja vizsgálni, mint olyan értékes anyagot, amelyet a Holdon való további terjeszkedés során fel lehet használni.

5.1 - Mit tartalmazna az űrhajósok képzési programja, hogy segítsen felkészíteni az űrhajósokat egy Hold-küldetésre?

Az űrhajósok számára az egyik probléma a földi gravitáció hiánya lesz. Ez azt jelenti, hogy az izmok és a csontok elsorvadnak. Ennek megelőzésére az állomáson speciális edzőgépeket szereltek fel, amelyek alacsony gravitációban dolgoznak. Az asztronautáknak teljes körű ismeretekkel kell rendelkezniük e gépek működéséről és az összes kockázatról, amellyel találkozniuk kell. Ez az egész küldetésre vonatkozik, nem csak az edzésekre.

Az űrhajósok kiképzésének része lesz a földi állomás 1:1 arányú változata, hogy megismerjék annak jellemzőit. Az űrhajósok által használandó berendezések teljes körű ismeretével együtt. A holdbázisra való űrhajósképzésnek hasonlónak kell lennie, mint az ISS-re való képzésnek.

Az ISS-hez képest a kiegészítő képzésnek tartalmaznia kell:

Holdi por kezelése

Ez a küldetés aktív és passzív porellenes intézkedéseket tartalmaz. Az űrhajósoknak még ezzel együtt is tudniuk kell, hogyan előzzék meg és kezeljék a porfelhalmozódást, és hogyan tisztítsák meg azt.

Sugárvédelem

A Föld elektromágneses mezeje nem éri el a Holdat, és az ISS-sel ellentétben az űrhajósok az EVA-k során hatalmas mennyiségű sugárzásnak lesznek kitéve. Ki kell képezni őket arra, hogyan lehet minimalizálni az egészségügyi kockázatokat, és mit kell tenniük, ha például túl magas lenne a sugárterhelés.

EVA ruha karbantartása

Az ezen a küldetésen használt űrruháknak exponenciálisan több EVA órát kell kibírniuk, mint a korábbi Hold-misszióknak, például az Apollo-programnak. Emiatt az űrruhákat rendszeresen szervizelni és ellenőrizni kell, és az űrhajósoknak ehhez megfelelő ismeretekre lesz szükségük.

5.2 - Milyen űreszközökre lesz szüksége a jövőbeli Hold-missziónak? Írjátok le az Moon camp-ben található járműveket, és gondoljátok át, hogyan fogtok a Földre és a Földről utazni, valamint új célpontokat felfedezni a Hold felszínén.

A Holdon való utazáshoz egy rovert fogunk használni, hogy nagyobb távolságokat érjünk el. A rover tartalmaz egy RTG-t (Radioizotópos termoelektromos generátor) és napenergiát a fedélzeti akkumulátorok táplálására, így elméletileg korlátlan hatótávolsággal rendelkezik.A rover rendelkezik egy antennával, amelyet az átjáróval együttműködve a Hold bármely pontján a bázissal való kommunikációra lehet használni.

Van egy 3D-nyomtatással működő autonóm robotunk és egy kotrógépünk, amelyek a küldetés első fázisának részét képezik majd, és amelyeket az alapozáshoz, a jég betakarításához és a holdi talaj kitermeléséhez használunk majd.

A bázisnak lesz egy közeli leszállóhelye, amelyet olyan rakétahajtású járművek fognak használni, mint az Artemis leszálló űrhajó vagy a Spaceship. A bázisra és a bázisról való utazás rakétával fog történni, mivel az emberiség jelenleg nem rendelkezik jobb földönkívüli közlekedési eszközzel.