atklāšanas interaktīvais attēls

Moon Camp Pioneers 2022 - 2023 Projektu galerija

 

Moon Camp Pioneers katras komandas uzdevums ir 3D projektēt pilnu Mēness nometni, izmantojot izvēlēto programmatūru. Viņiem ir arī jāpaskaidro, kā viņi izmantos vietējos resursus, pasargās astronautus no briesmām kosmosā un aprakstīs savas Mēness nometnes dzīves un darba telpas.

Cosmic Oasis

Kingstonas akadēmija  Kingstona pie Temzas - Sereja    Apvienotā Karaliste 17, 16   6 / 1 Angļu valodā
3D projektēšanas programmatūra: Blender



1.1 - Projekta apraksts

Šī projekta mērķis ir izmēģināt pašpietiekamu bāzi 6 astronautiem. Šīs misijas galvenie eksperimenti ir saules vēja ietekmes uz Mēness virsmu izpēte, kā arī ģenētiski modificētu kultūraugu audzēšana, kas kultivēti ekstrēmām dzīvotnēm. Mūsu pētījumi ietver nesen publicētus zinātniskos žurnālus, kuros pētīta pašreizējā un paredzamā attīstība progresīvās robotikas, resursu izmantošanas in situ (ISRU) un materiālzinātnes jomā. Mūsu bāze kalpos kā atspēriena punkts turpmākajiem pētījumiem un plānotajām misijām gan uz Mēness, gan uz Marsa virsmas saskaņā ar EKA un NASA mērķiem tuvākajā nākotnē atgriezt cilvēkus uz Mēness un Marsa. Mūsu bāze galvenokārt koncentrēsies uz pētniecības mērķiem, tomēr ir iespējams īstenot arī komerciālus projektus, piemēram, retzemju metālu ieguvi, ko ar peļņu eksportēt uz Zemi, radot ilgtspējīgu Mēness ekonomiku, lai veicinātu turpmākus ieguldījumus pētniecībā uz Mēness.

1.2 - Kāpēc jūs vēlaties izveidot Mēness nometni? Paskaidrojiet savu Mēness nometnes galveno mērķi (piemēram, zinātniskiem, komerciāliem un/vai tūrisma mērķiem).

Bāzes galvenais mērķis ir vienkārši kalpot kā pašpietiekamas bāzes, ko nākotnē varētu izmantot uz cita debesu ķermeņa, koncepcijas pierādījums.

Tā kā pilnīgi neesošā atmosfēra Mēnesī ir ļoti tuva tādu planētu kā Marss zemajai atmosfērai - aptuveni ≈0,02 kg/m3, kas ir gandrīz nenozīmīga -, mēs pētīsim arī Saules vēja ietekmi. Izmantojot Saules vēja nolasīšanas ierīci (Solar Wind iOn Reading Device jeb SWORD), mēs novērosim Saules vēja sadursmju modeļus pret Mēnesi, lai varētu pārskatīt Saules vēja ietekmi, ko varētu būt nepieciešams zināt turpmākajos projektos uz citiem debess ķermeņiem.

SWORD ir izstrādāts, balstoties uz "Saules orbītas heliosfēras attēlu ģeneratoru" jeb "SoloHi". Tas izmanto sešus atsevišķus iekšējos sensorus, lai novērotu Saules aktivitāti un atbrīvošanos, un pāris sensoru, kas mēra plazmas un magnētisko lauku.

2.1 - Kur vēlaties būvēt savu Mēness nometni? Paskaidrojiet savu izvēli.

Bāze tiks būvēta uz Amundsena krātera malas. Tā atradīsies daudz mazākā krāterī, kas atrodas tieši blakus Amundsena krāterim.
Bāzes 3D dizainā ir izmantota šī vārdā nenosauktā krātera siltuma karte, kas ir veidota atbilstoši mērogam.
Šī krātera koordinātas ir 84,5°S 82,8°E.
Mazāka krātera izmantošanas mērķis ir ļaut mums ar daudz mazāku piepūli izveidot vairākus paaugstinājuma slāņus zem zemes.

Saskaņā ar NASA un EKA veikto Mēness skenēšanu, krāterī un tā apkārtnē ir konstatēts ūdens (Mēness ledus veidā). Turklāt saskaņā ar NASA ziņojumiem ir konstatēts, ka šī vieta ir gandrīz pilnīgi pastāvīgi pakļauta krītošās saules gaismas iedarbībai.

2.2 - Kā jūs plānojat veidot savu Mēness nometni? Apsveriet, kā jūs varētu izmantot Mēness dabas resursus un kādus materiālus jums būtu nepieciešams atvest no Zemes. Aprakstiet paņēmienus, materiālus un savu konstrukcijas izvēli.

Mūsu bāzes būvniecība tiks uzsākta kā bezpilota misija - pirms astronautu nolaišanās. Izmantojot EKA kontrolētus robotus, mēs būvēsim pamata karkasu, kas kalpos kā pagaidu dzīvojamās telpas astronautiem, pirms bāze tiks pilnībā izveidota.

Pēc šī sākotnējā būvniecības posma astronauti apdzīvos šo pamata konstrukciju, jo mēs 3D drukāsim detaļas, lai turpinātu būvēt telpas gan manuāli, gan ar robotikas palīdzību. Viens no izaicinājumiem būs bāzes pazemes telpu būvniecība, kas prasīs ievērojamus rakšanas darbus. Tas tiks izrakts krātera sānos.

Pamatnes sienas tiks veidotas kā trīsslāņaina sistēma, un tam mēs izmantosim trīs materiālus:

1) Iekšējais slānis ir polivinilidēnfluorīda slānis - nereaktīva, termiski stabila termoplastiska viela. Neraugoties uz tās izturību, plastmasa ir ļoti viegla, un tādējādi uzreiz var pārnest lielu daudzumu, neradot ievērojamas papildu izmaksas kosmosa lidojumam. 

2) Vidējais slānis būtu salīdzinoši plāns oglekļa šķiedras + silīcija režģis, kas ir ļoti viegls un neticami plastisks, padarot to par noderīgu materiālu ar augstu lietderību. Tā kā tas ir viegls un plāns materiāls, tas ir ļoti ietilpīgs, lai to transportētu bez taras.

3) Ārējo slāni veidos no 3D drukātā Mēness regolīta, ko no virsmas savāks Talaria droni. Mēs varam to sajaukt līdzīgi kā betonu, lai izveidotu regolīta betona slāni, ar ko pārklāt bāzes ārpusi.

2.3 - Kā jūsu Mēness nometne aizsargā un nodrošina astronautiem patvērumu no Mēness skarbās vides?

Lai pasargātu astronautus no fiziskiem triecieniem, mēs savā konstrukcijā izmantosim divus īpašus materiālus: Starp sieniņām tiks iestrādāts plāns, bet elastīgs oglekļa šķiedras un silīcija režģis, kas aizsargās no fiziskas iedarbības. Oglekļa šķiedras elastība nodrošina amortizējošu efektu, ievērojami palielinot mikrometeorīta trieciena laiku un tādējādi ievērojami samazinot tā radīto spēku. Tas samazina risku, ka mikrometeorīts varētu iekļūt telpā. Turklāt oglekļa šķiedras režģis ir vadītspējīgs, tāpēc to var izmantot kā sensoru, lai noteiktu iespējamus bojājumus pamatnei. Tā kā liela daļa pamatnes atrodas zem zemes virsmas līmeņa, tai ir arī dabiska aizsardzība no zemes virs tās.

Attiecībā uz telpas uzlaušanu bāzes ventilācijas sistēma ir izstrādāta tā, lai automātiski slēgtu telpu pēc tam, kad tiek iedarbināti oglekļa šķiedras režģī ieaustie sensori. Tas nozīmē, ka bojātā telpā skābeklis netiks zaudēts un bāzes skābekļa padeve saglabāsies stabila. Turklāt lielākajā daļā telpu esošais miniatūrais foto-bioreaktors nodrošinās rezerves skābekli gadījumā, ja ventilācijas sistēma nedarbojas.

Lai pasargātu no UV starojuma, pamatnes iekšējās sienas ir izgatavotas no UV izturīgas plastmasas polivinilidēnfluorīda. Šī plastmasa ir gan neticami izturīga (piecu gadu pastāvīgas lietošanas laikā tā nodilst aptuveni 0,3%), gan arī izturīga pret UV starojumu, neļaujot astronautiem ciest no kaitīgā ultravioletā starojuma caurstrāvojuma.

3.1 - Kā jūsu Mēness nometne nodrošinās astronautiem ilgtspējīgu piekļuvi tādām pamatvajadzībām kā ūdens, pārtika, gaiss un enerģija?

Ūdens
Ūdens tiks izmantots slēgtā sistēmā. Izmantojot aļģu audzētavas un nelielu daudzumu ķīmiskās apstrādes, mēs pastāvīgi attīrīsim ūdeni, lai tas būtu dzerams. Papildu ūdens krājumiem tiks iegūts no Mēness ledus, ko varam izkausēt, lai iegūtu ūdeni. Ūdens ir jāpadara dzerams, filtrējot no tā kaitīgo Mēness regolītu, kas var būt iesprostots ledū.

Pārtika
Sākotnēji pārtika tiks izmantota no dehidrētas pārtikas krājumiem, kas tiks nogādāti kopā ar astronautiem. Tas viņiem dos laiku, līdz viņi varēs sākt pašpietiekami sevi apgādāt. Kad būs izveidota lauksaimniecība un sāksies ražas ieguve, lielāko daļu pārtikas nodrošinās ģenētiski modificēto kultūraugu audzēšana un zivis no akvaponikas sistēmas. Lauksaimniecībā tiks izmantota akvaponikas sistēma, kurā zivis un augi darbojas simbiozē, augi attīra zivju ūdeni, bet zivis nodrošina CO2. Papildus ir arī dehidrēta pārtika kā rezerves variants.

Air

Skābeklis bāzē tiks iegūts no aļģu fermas. Aļģes - Chlorella Vulgaris - patērēs caur fermu sūknēto CO2 un izmantos to fotosintēzei, izdalot skābekli. Skābekļa pārpalikums tiek uzglabāts tvertnēs, piepildot tās ar skābekli, ko var izmantot avārijas gadījumā.
Tādi apstākļi kā mitrums un spiediens tiek rūpīgi uzraudzīti, un tos var manuāli regulēt.

Jauda: 

Saules paneļi pārvērstu saules gaismu elektrībā, savukārt saules siltuma tehnoloģiju varētu izmantot ūdens vai citu šķidrumu sildīšanai dažādiem mērķiem, piemēram, tvaika ražošanai elektrības ražošanai vai siltuma nodrošināšanai mājokļos. Izmantojot šos atjaunojamos enerģijas avotus, mēs varam samazināt vajadzību pēc dārgām un neuzticamām alternatīvām, piemēram, fosilā kurināmā vai kodolenerģijas, un veicināt ilgtspējīgāku Mēness izpētes un apmešanās nākotni.

 

3.2. - Kā jūsu Mēness nometnē tiks apsaimniekoti atkritumi, ko astronauti radīs uz Mēness?

Cietie atkritumi pa santehnikas sistēmu tiks novadīti uz saimniecības ēku. Saimniecības ēkā koprofāgi sliekas apēdīs cietos atkritumus, kurus pēc tam varēs izmantot biobetona ražošanā. Visi cietie atkritumi tiks izvadīti caur šo sistēmu, tāpēc nebūs nepieciešami nekādi citi iznīcināšanas veidi. Tomēr mēs varam izmantot cietos atkritumus arī fermu mēslošanai, kad tas ir nepieciešams. Sliekas var izmantot arī zivju barošanai akvaponiskajā sistēmā.

Šķidrie atkritumi tiks izvadīti caur aļģu fermu. Šķidrajiem atkritumiem šķērsojot aļģu caurules, aļģes no tiem atdalīs visus slāpekli saturošos atkritumus, tostarp kaitīgos elementus, piemēram, amonjaku. Pēc tam šis ūdens tiks ķīmiski attīrīts, lai padarītu to dzeramu, un tad tas tiks ievadīts atpakaļ ūdensvadā.

3.3 - Kā jūsu Mēness nometne uzturēs sakarus ar Zemi un citām Mēness bāzēm?

Radioviļņi ir bijusi galvenā saziņas metode starp astronautiem uz Mēness un EKA misiju kontroli. Radioviļņi ir elektromagnētiskie viļņi - tie var pārvietoties vakuumā, un šī īpašība padara tos ideāli piemērotus saziņai kosmosā, kā arī to spēju pārraidīt datus lielos attālumos. Lai sazinātos ar astronautiem uz Mēness, EKA izmanto uz zemes izvietotu antenu tīklu un retranslācijas satelītus Zemes orbītā. Antenas uz Zemes sūta radio signālus uz releja satelītiem, kas pēc tam pārraida signālus uz bāzē esošajām antenām. Tas nodrošinās efektīvu saziņu starp EKA un Kosmosa oāzi. Iepriekšējos EKA un NASA projektos radio tehnoloģija ir izmantota ar tādu pašu mērķi. Lai gan tiek izstrādātas arī citas tehnoloģijas kosmosa komunikācijai, piemēram, lāzerkomunikācija, šajā projektā radio viļņi joprojām būs galvenā metode šim nolūkam.

4.1 - Kāda(-as) zinātniskā(-ās) tēma(-as) būtu jūsu Mēness nometnes pētniecības uzmanības centrā? Paskaidrojiet, kādus eksperimentus jūs plānojat veikt uz Mēness (piemēram, ģeoloģijas, zemas gravitācijas vides, bioloģijas, tehnoloģiju, robotikas, astronomijas u. c. jomās).

Saules vējš ir lādētu daļiņu plūsma, ko pastāvīgi izstaro Saule, un tai ir būtiska ietekme uz Mēness virsmu un vidi. Šo datu analīze, kas tiks iegūta, izmantojot ierīci, ko sauc par Saules vēja jonu nolasīšanas ierīci (jeb SWORD). Konkrētāk, projektā galvenā uzmanība tiks pievērsta saules vēja izraisītas virsmas uzlādes un ar to saistītās kaitīgās ietekmes analīzei . Projektā izmantos datorsimulācijas, lai sīkāk izpētītu šo parādību mehānismus. Šā pētījuma rezultāti palīdzēs uzlabot mūsu izpratni par Mēness vidi un sniegs ieskatu Saules vēja ietekmē uz citiem bezgaisa ķermeņiem mūsu Saules sistēmā, kā arī sniegs ieskatu nākotnes Mēness un marsiešu dzīvotņu būvniecībā.

Turklāt skarbā Mēness vide, kurā ir zema gravitācija, ekstrēmas temperatūras svārstības, atmosfēras un ūdens trūkums, rada ievērojamas problēmas kultūraugu audzēšanai. Tāpēc mēs pētīsim arī dažādu ģenētiski modificētu kultūru augšanu Mēness apstākļos un analizēsim to augšanu un ražas salīdzinājumā ar ģenētiski nemodificētām kultūrām. Projektā tiks pētīts arī gēnu inženierijas metožu potenciāls, lai uzlabotu kultūraugu noturību un pielāgošanās spējas Mēness videi. Šā pētījuma rezultāti varētu būtiski ietekmēt turpmākās ilgtermiņa kosmosa izpētes misijas un ilgtspējīgas lauksaimniecības attīstību kosmosā. Izprotot ģenētiski modificētu kultūraugu potenciālu Mēness lauksaimniecībā, mēs varam bruģēt ceļu ilgtspējīgākai un pašpietiekamākai cilvēku klātbūtnei uz Mēness un ārpus tā.

5.1 - Ko jūs iekļautu astronautu apmācības programmā, lai palīdzētu sagatavot astronautus lidojumam uz Mēnesi?

Procedūras ārkārtas situācijās: Astronautiem jābūt gataviem rīkoties ārkārtas situācijās, piemēram, aprīkojuma atteices, ārkārtas medicīniskās situācijas un evakuācija.
Psiholoģiskā apmācība: Astronauti ilgu laiku pavada izolācijā un ieslodzījumā. Psiholoģiskā apmācība var palīdzēt viņiem tikt galā ar izolāciju, strādāt stresa apstākļos un saglabāt pozitīvu attieksmi.
Fiziskā apmācība: Astronautiem jāiziet tipiskā EKA fiziskā apmācība.
Zinātniskā apmācība: Visiem sešiem astronautiem būtu jāspēj darboties ar SWORD. Būtu vajadzīga apmācība par tā ekspluatāciju un apkopi.
Drošības labad būtu nepieciešama arī apmācība fotobioreaktora darbībā, lai varētu viegli atjaunot pastāvīgu skābekļa padevi.
Dzīvības atbalsta sistēmas: Mēness misijai ir nepieciešama pašpietiekama dzīvotne, kas nodrošina cilvēka dzīvi. Astronautiem jābūt apmācītiem darbam ar dzīvības uzturēšanas sistēmām, piemēram, gaisa un ūdens pārstrādi, pārtikas ražošanu un atkritumu apsaimniekošanu.

5.2 - Kādi kosmosa kuģi būs nepieciešami jūsu nākotnes misijai uz Mēnesi? Aprakstiet savā Moon camp atrodamos transportlīdzekļus un apsveriet, kā jūs ceļosiet uz Zemi un no Zemes, kā arī izpētīsiet jaunus galamērķus uz Mēness virsmas.

Talaria
Talaria ir tāldarbīgs drona modelis, kas darbojas, izmantojot saules enerģiju. Tas ir daudzfunkcionāls drons, kas izmanto robotizētu roku komplektu, lai savāktu akmeņus un Mēness ledu no liela attāluma. Bezpilota lidaparāts tiek vadīts attālināti no sakaru telpas ar tiešu video padevi.
Saules enerģija un tāldarbības sakari nozīmē, ka tas var pavadīt ilgu laiku ārpus bāzes, dodoties ekspedīcijās. Tās aizmugurē izvietotā saldētava ļauj tai atgriezties ar mērķa materiāliem, piemēram, Mēness ledu.

Aegis
Aegis ir tālsatiksmes transportlīdzekļa modelis, kas darbojas ar uzlādējamu akumulatoru. Akumulatoru var uzlādēt arī no transportlīdzekļa virspusē uzstādītajiem saules bateriju paneļiem.
To var vadīt viens cilvēks, taču transportlīdzeklī ilgstoši var uzturēties līdz pat trim cilvēkiem, jo tajā ir nepieciešamās guļamtelpas. Tam ir liels skābekļa krājums, kā arī dehidrēta pārtika (un līdzekļi tās rehidratācijai).
Tā kā Aegis ir ar cilvēkiem, kas nevalkā kosmosa skafandrus, tas ir hermētiski noslēgts un bruņots, lai pasargātu no jebkādiem pārkāpumiem.

Iokheira
Iokheira ir īsa darbības rādiusa izlūkošanas transportlīdzeklis, kurā var atrasties līdz diviem pasažieriem. Tā ir ar atvērtu virsbūvi un ļauj ļoti ātri pārvietoties nelielā attālumā. Transportlīdzeklis pārvietojas ātri, bet tajā nevar ievietot ievērojamu kravu, un to izmanto izpētei. To var izmantot arī SWORD pārvadāšanai, lai veiktu novērošanu lielos attālumos.

Talos
Talos ir raķete, kas tiks izmantota, lai atgrieztos uz Zemes. Kad bāze būs izveidota, Talos daļas tiks individuāli 3D drukātas, lai izveidotu raķeti, kas spēs avārijas gadījumā atgriezties uz Zemes, ja astronauts būs apdraudēts. Tā kā bāze ir pašpietiekama, uz bāzi nav nepieciešams no Zemes nogādāt krājumus.