maan_kamp

Moon Camp Pioneers Galerij 2020-2021

In Moon Camp Pioneers heeft elk team de opdracht om een compleet Maankamp in 3D te ontwerpen met behulp van Fusion 360. Ze moeten ook uitleggen hoe ze lokale middelen zullen gebruiken, astronauten zullen beschermen tegen het gevaar van de ruimte en de woon- en werkfaciliteiten beschrijven.

Team: Lichtenbergonauten

Georg-Christoph-Lichtenberg-Schule  Kassel    Duitsland 18

Externe viewer voor 3d project

Beschrijving van het project

LunEx is een van de eerste maankolonies van de mensheid. Het wordt een buitenpost van de mensheid, die nieuwe normen stelt voor wetenschap en verkenning. De basis wordt de thuisbasis van een bemanning van 6 astronauten, die wetenschappelijke experimenten zullen uitvoeren in de unieke omgeving van de maan. Die experimenten zullen het pad effenen voor alle toekomstige ruimteverkenning, en daarom is de bouw van een maanbasis zoals LunEx cruciaal voor de uitgaven van de mensheid voorbij de aarde.
LunEx is bedacht om tegelijkertijd innovatief en realistisch te zijn. Dat betekent dat we ervan overtuigd zijn dat het technisch mogelijk is om in de nabije toekomst een basis als LunEx te bouwen, met technologieën en prototypes die vandaag beschikbaar zijn. Om verder te voldoen aan de norm van realistisch bouwen, is het algemene ontwerp compact maar praktisch. Als een van de eerste maanbasissen is het doel van LunEx niet een futuristische maanstad, maar een functionele buitenpost voor de wetenschap. Daarom is het ook niet de bedoeling dat de basis permanent in bedrijf is, maar worden er missies van maximaal zes maanden gepland. De astronauten zullen voornamelijk wetenschappers en ingenieurs zijn, die rouleren tussen missies vergelijkbaar met het Internationale Ruimtestation. De waarde van dit onderzoek is zonder twijfel van enorm belang.
De indeling van de basis bestaat uit gemakkelijk te bouwen modules die via korte tunnels met elkaar verbonden zijn. Alle basisbronnen die de bemanning nodig heeft, zijn op de maan in overvloed aanwezig en LunEx voorziet in alle technologieën om ze effectief te gebruiken.

Waar wilt u uw Maankamp bouwen?

LunEx Basecamp zal worden gebouwd in de vallei van Peary-krater, op de noordpool van de maan. Peary-krater heeft talrijke gunstige geografische kenmerken, waardoor het een uitstekende keuze is voor een toekomstige maanbasis. Een van de belangrijkste voordelen is het bestaan van zowel bijna permanente licht- als schaduwgebieden in de krater, vanwege de extreme ligging aan de pool, plus ruige bergen aan de rand die bepaalde gebieden permanent van zonlicht afschermen. Deze unieke dualiteit van eigenschappen is zeer wenselijk omdat een maanbasis segmenten zal hebben die alleen op hun hoogtepunt in zonlicht of schaduw functioneren (een fotovoltaïsch systeem heeft bijvoorbeeld een constante blootstelling aan licht nodig), terwijl gebieden met schaduw de hoeveelheid schadelijke straling van de zon die de astronauten zullen ervaren, beperken. Bovendien wordt aangenomen dat in die gebieden met permanente schaduw waterijs voorkomt, dat voor de astronauten van cruciaal belang is om te overleven.
Bovendien is de krater groot met een diameter van bijna 80 km en relatief vlak - beide factoren zijn nodig om met succes een functionele basis te bouwen.

Hoe ben je van plan je Maankamp te bouwen? Beschrijf de technieken en materialen die je zou gebruiken.

Het belangrijkste materiaal voor de bouw van LunEx zal een aluminium-koperlegering zijn, omdat die licht en relatief sterk is en toch gemakkelijk te bewerken. Vanwege die uitstekende eigenschappen wordt het al veel gebruikt in de ruimtevaartindustrie. Voor alle voorwerpen die niet zo sterk hoeven te zijn, zoals meubilair, zullen we ABS-kunststof gebruiken. Wij hebben het idee om regoliet als bouwmateriaal te gebruiken bewust verworpen, omdat de fabricage ingewikkeld zou zijn en het energieverbruik te hoog.
Een voordeel van bouwen op de maan is dat door de lage zwaartekracht constructies minder stevig kunnen zijn dan op aarde, zodat de bouw en het transport gemakkelijker zijn.
LunEx is ontworpen om te bestaan uit drie hoofdkoepels die via korte tunnels met elkaar verbonden zijn. De vorm van een koepel is de beste gezien het grote drukverschil met de buitenkant. Als astronauten de basis willen verlaten, doen ze dat door in ruimtepakken te klimmen die aan de binnenkant van een van de drie luchtsluizen zijn bevestigd. De luchtsluizen zijn er voor het geval dat, want een lek kan dodelijk zijn.

De assemblage zal in fasen gebeuren. Alle belangrijke onderdelen worden vooraf op aarde in elkaar gezet en naar de landingskant gestuurd. De taak van de eerste bemanning zal erin bestaan die onderdelen in elkaar te zetten. Het belangrijkste voordeel hiervan is dat de assemblage relatief eenvoudig is en het kostbare onderhoud kan worden beperkt, de onderdelen kunnen op aarde met zeer hoge kwaliteit worden geproduceerd.

De omgeving op de maan is erg gevaarlijk voor de astronauten. Leg uit hoe jullie Maankamp hen zal beschermen.

De maan is een gevaarlijke plaats voor elk levend organisme. Een menselijke aanwezigheid brengt onvermijdelijk risico's met zich mee voor het welzijn van de astronauten, maar het ontwerp van LunEx vermindert die drastisch. Er zijn twee grote gevaren die voortdurend aanwezig zijn, straling en stof. De gevaarlijkste vorm van straling komt van de zon en kan aanzienlijke schade toebrengen aan de gezondheid van een astronaut in de vorm van kanker of in extreme hoeveelheden, zoals tijdens een zonne-uitbarsting, dodelijke stralingsziekte. We voorkomen dit probleem door LunEx te bouwen in de gebieden met eeuwige schaduw in Peary Crater, waardoor alle radioactieve deeltjes worden tegengehouden. Er is echter ook kosmische achtergrondstraling, die minder schadelijk maar wel constant is. Tijdens een verblijf van zes maanden zou het effect niet al te erg moeten zijn voor de astronauten, maar voor de zekerheid hebben we de LunEx afgeschermd met een dikke laag vloeibaar water tussen de binnen- en buitenromp. Water heeft uitstekende isolerende eigenschappen die de dosis straling voor de astronauten aanzienlijk zullen verminderen.
Het andere constante gevaar is elektrostatisch stof. Door zijn lading kleeft het aan vrijwel alle voorwerpen en kan het elektrische apparaten vernietigen. Om dat te voorkomen hebben we onze basis zo ontworpen dat er nooit stof binnenkomt. Dat bereiken we door de ruimtepakken aan de buitenmuur te bevestigen, zodat de astronauten er van binnenuit in moeten klimmen. Daarom is er een schone scheiding en worden de technische apparaten in de basis niet besmet.
Twee andere gevaren die onregelmatig voorkomen en moeilijk te voorspellen zijn, zijn meteoren en vuur. Grote meteoren kunnen van tevoren worden gedetecteerd. Als een inslag waarschijnlijk is, is er geen andere optie dan de basis te evacueren door terug te vliegen naar de baan of de aarde met de altijd van brandstof voorziene maanlander. Kleine meteoren worden waarschijnlijk niet gedetecteerd, dus is onze romp ontworpen om mogelijke inslagen te weerstaan. De tweelaagse romp is speciaal gebouwd om deze dreiging tegen te houden. De buitenste romp zal een groot deel van de kinetische energie van de meteoor absorberen, maar hij zal breken. Hierdoor zal de meteoor zelf versplinteren in vele kleinere delen die vervolgens kunnen worden afgeremd door het water tussen de lagen. Als hij geraakt wordt, zal de basis de impact detecteren door de daling van de waterdruk en zal hij al het water afsluiten in een tank om het niet te verliezen. Zodra het lek gerepareerd is, kan het weer onder druk worden gezet.
Tenslotte is brand ook een dodelijk gevaar in de ruimte. Brandblussers zijn overal in het station binnen handbereik, maar er is nog een andere ingenieuze veiligheidsvoorziening. Rookmelders kunnen detecteren in welke kamer de brand is en zullen een watersprinkler in het plafond activeren.

Leg uit hoe je Maankamp de astronauten zal voorzien van:
Water
Voedsel
Elektriciteit
Air

Water zal worden gewonnen met behulp van de nieuwe technologie Aqua Factorem, uitgevonden door Philip Metzger. Het idee achter dit concept is dat kleine korrels gemengd materiaal zullen worden opgeschept en vervolgens gescheiden. De ijskorrels worden vervolgens gereinigd en gesmolten om vloeibaar water te verkrijgen. Deze ijskorrels liggen verspreid over het hele maanoppervlak, maar we zullen de machine gebruiken naast de grote afzettingen van waterijs die verondersteld worden aanwezig te zijn in Peary Crater. Op die manier kan het rendement drastisch worden verhoogd, maar zelfs als het bereiken van de ijskap niet lukt, is er toch een basisbron van water aanwezig. De basis is via pijpen verbonden met de Aqua Factorem machine en zodra het water de basis bereikt, wordt het opgeslagen in een tank en de in de romp. Om ervoor te zorgen dat het niet bevriest en mogelijk de structuur van de basis beschadigt, wordt het constant verwarmd. Het recyclen van water en zuurstof zal op dezelfde manier gebeuren als vandaag in het ISS.

Om zo zelfvoorzienend mogelijk te zijn, zal LunEx zijn eigen voedsel kweken met behulp van High Pressure Aeroponics (HPA). Deze methode werkt door kleine neveldruppels onder hoge druk te creëren, die worden gebruikt om planten te laten groeien. Het innovatieve ontwerp heeft als voordelen dat de planten zeer snel groeien en een superieure zuurstofvoorziening hebben. Dit resulteert in een betere voedingssamenstelling. Ook zijn talrijke planten compatibel, waardoor de diversiteit van het dieet van de astronaut toeneemt. Bovendien kan de capaciteit van de kwekerij gemakkelijk worden uitgebreid. De algehele flexibiliteit is cruciaal voor het succes van een maanmissie. Ondanks de talloze voordelen van een zelfvoorzienende voedselvoorziening, kunnen de planten niet voldoen aan alle voedingsbehoeften van de bemanning. Daarom moet er wat voedsel van de aarde worden aangevoerd om een gezonde samenstelling van mineralen en vitaminen te garanderen.

De elektriciteit komt van gewone fotovoltaïsche zonnepanelen. Deze worden geplaatst in de gebieden met permanent zonlicht in Peary Crater en via een kabel verbonden met de basis in de permanente schaduw. De permanente lichtbron zou grote batterijen overbodig moeten maken, maar of die gebieden ook tijdens de maannacht aan de zon zijn blootgesteld, wordt nog besproken. We beginnen de eerste missie dus in de zomer van de maan en verlaten de basis na zes maanden. Als het waar is dat er een constante blootstelling aan het zonlicht is, zou de basis de hele tijd actief kunnen zijn. Als back-up zal er een kleine accumulator zijn.
Een andere bron is raketbrandstof. Door de brandstof op de maan te maken, kunnen we het extra laadvermogen van de raket gebruiken voor meer materiaal. We zullen een raket met waterstofaandrijving gebruiken. Waterstof kan gemakkelijk worden verkregen door elektrolyse van water. Gecombineerd met zuurstof hebben we alle ingrediënten om de motor van de raket aan te drijven.

Zuurstof zal niet van de aarde worden aangevoerd, maar uit het gewone regoliet op de maan worden gehaald door gebruik te maken van in situ hulpbronnen, een idee van ESA-stagiair Sebastian Rohde. Het werkt via een speciale vorm van elektrolyse met ionische vloeistoffen die vloeibaar blijven in de ruimte. De voordelen van deze moderne technologie zijn dat ze herbruikbaar is en ook werkt bij lage temperaturen. Het feit dat er op de maan veel regolith aanwezig is, betekent dat een constante zuurstoftoevoer kan worden gegarandeerd. Na verwerking wordt de zuurstof in de basis gemengd met kooldioxide om geen explosie te riskeren. Wanneer de concentratie CO2 te hoog wordt, kan deze eenvoudig uit de basis worden ontlucht.

Leg uit wat het hoofddoel van je Maankamp zou zijn (bijvoorbeeld: commerciële, wetenschappelijke en/of toeristische doeleinden).

De LunEx-basis zal een van de eerste zijn die op de maan wordt gebouwd. Daarom is het hoofddoel ervan om als model te dienen voor toekomstige vormen van menselijke aanwezigheid in de ruimte, en ook om er verschillende wetenschappelijke experimenten uit te voeren. Microzwaartekracht en de maan zelf zijn beide uitstekende objecten om mee te experimenteren en leveren waardevolle nieuwe inzichten en technologieën op voor gebruik in de ruimte en op aarde.
Een dergelijke grote onderneming dient ook een ander doel. Wij geloven dat de mensheid haar aanwezigheid buiten de grenzen van de aarde moet uitbreiden. Het is in feite van cruciaal belang om onze overleving als soort te verzekeren als het leven op aarde onmogelijk wordt door klimaatverandering, oorlog, technologie, enz. De LunEx basis zal nog steeds afhankelijk zijn van constante steun van de aarde, maar het doel is niet het einde, maar eerder een springplank naar een menselijke beschaving in de ruimte.

Beschrijf een dag op de maan voor je Maankamp astronautenbemanning.

Een typische dag voor de astronauten begint 's morgens met alle zes bemanningsleden die tegelijk wakker worden. Werkdiensten worden met opzet vermeden, omdat meer mensen in de buurt het psychologisch welzijn van de astronauten aanzienlijk verbetert. Alleen als voor een experiment voortdurend toezicht nodig is, zullen zo nodig ploegendiensten worden gepland. Eerst zullen alle astronauten samen ontbijten. Het voedsel zal deels zelf worden gemaakt uit de Aeroponics-kwekerij op de basis, en deels van de aarde worden gehaald om te zorgen voor een gezonde aanvoer van vitale voedingsstoffen die niet van de kwekerij kunnen worden geoogst. Tijdens het ontbijt zal de missiecontrole op aarde de bemanning informeren over het dagelijkse schema. Op een typische dag zullen er waarschijnlijk een paar experimenten uit te voeren zijn en een onderhoudsklus voor de basis. In dit voorbeeld zullen de astronauten proberen om regoliet vruchtbaar te maken. Een groot experiment als dit kan alleen op de maan worden gedaan en levert waardevolle inzichten op voor toekomstige kolonies op de maan of Mars. Ook zullen twee ingenieurs zich buiten de basis wagen om een zonnepaneel dat geen elektriciteit produceert te controleren en eventueel te repareren. Zij zullen in hun aan de basis bevestigde ruimtepakken klimmen en langs de kabel lopen die uit de schaduw leidt waar LunEx zich bevindt, naar de altijd zonovergoten gebieden van Peary Crater, waar de panelen zich bevinden. Gedurende de hele dag zal de bemanning om de beurt trainen in de fitnessruimte, om de negatieve effecten van microzwaartekracht op het lichaam te voorkomen. Als het werk van de dag erop zit, komt de bemanning weer bij elkaar om samen te eten. Daarna is er een beetje vrije tijd om familie en vrienden op aarde te bellen, wat spelletjes te spelen met de andere astronauten of gewoon naar het maanlandschap te kijken door een van de dikke perspex ramen. Aan het eind van de dag verzamelen alle astronauten zich in de slaapzaal om wat zuurverdiende rust te krijgen na een inspannende maar zinvolle dag op de maan.



← Alle projecten