In Moon Camp Pioneers moet elk team een volledig Maankamp in 3D ontwerpen met behulp van software naar keuze. Ze moeten ook uitleggen hoe ze lokale middelen zullen gebruiken, astronauten zullen beschermen tegen de gevaren van de ruimte en de woon- en werkfaciliteiten in hun Maankamp beschrijven.
Eerste plaats - Lidstaten van het ESA
Gymnazium Nad Aleji Praha-Praag Tsjechische Republiek 13, 15 2 / Engels
3D ontwerp software: Fusion 360
https://www.osymo.com/moonbase
Een van de bijdragen van het ESA aan het Artemis-programma zou een kleine maanlander kunnen zijn. opvangdie later wordt omgebouwd tot een maanbasis. Wij presenteren zo'n maanschuilplaats voor twee astronauten.
Het belangrijkste criterium was dat de afdekking naar de maan kon worden vervoerd met de EL3, die een laadvermogen van 1,5 ton naar de maan heeft. Wij zijn er niet in geslaagd deze gewichtslimiet volledig te halen, maar het is niet onrealistisch dat de limiet zal worden gehaald na verdere aanpassingen en ontwikkeling van het ontwerp. Gezien het lage gewicht is de uitrusting van de schuilplaats zeer eenvoudig, maar zij kan haar doel goed dienen in de eerste stadia van maanverkenning.
De schuilplaats bestaat uit een verzegelde module en een niet-verzegelde veranda. De module herbergt de meeste apparatuur en de bemanning leeft en werkt er. Boven de module is een afdak dat dient als opslagplaats voor buitenapparatuur, monsters die niet bestemd zijn voor analyse ter plaatse, enz. De bemanning gaat van de module naar de schuilplaats en vervolgens naar de oppervlakte via een luchtsluis die onconventioneel aan het plafond van de module is geplaatst. Dit maakt het gemakkelijker om het stralingsschild te bouwen en vereenvoudigt het algehele ontwerp.
Maankolonisatie zal ons veel voordelen opleveren. Het wordt een springplank voor de verkenning van het zonnestelsel. De ontdekkingen en technologieën die tijdens de bouw van de basis op de maan worden ontwikkeld, zullen ons ook op aarde helpen.
Het doel van onze schuilplaats is een basis op de maan te hebben waaromheen verdere nederzettingen kunnen worden gebouwd. Alle noodzakelijke technologieën voor de bouw van andere modules zullen erop worden getest.
In de toekomst willen we de basis vooral voor wetenschappelijke en technische doeleinden gebruiken. Technologieën voor de reis naar Mars zullen er worden ontwikkeld. Met ISRU kunnen we hele sondes op de maan bouwen en naar het zonnestelsel sturen. We kunnen werken aan nieuwe geavanceerde levensondersteunende systemen of aan infraroodsterrenkunde. Commercieel gebruik zal ook belangrijk zijn, wat de financiering van de basis in de toekomst zal verzekeren.
De schuilplaats is gemaakt voor maximaal 5 dagen duisternis, dus de mogelijkheden voor de basislocatie zijn eigenlijk zeer beperkt tot een paar gebieden op de Zuidpool, namelijk de rand van de Shackleton-krater. Als het langer dan vijf dagen donker zou zijn, zou het bevriezen. Omdat het 18 m hoog is, zal het zonnepaneel nog langer verlicht zijn dan de rest van de basis.
Verlichting is het enige beperkende criterium voor de locatie van de schuilplaats zelf, maar verdere ontwikkeling die toegang tot waterijs in permanent beschaduwde gebieden nodig heeft, moet worden overwogen. Gelukkig voldoet de rand van de Shackleton-krater ook aan dit criterium.
De schuilplaats zal volledig vanaf de aarde worden gebracht. Het wordt gelanceerd met behulp van Ariane 6 + EL3, of liever Ariane NEXT + EL3 (of een opvolger van EL3). Na de lancering en de flyby naar de maan zal de EL3 landen met de schuilkelder en vervolgens uit de EL3 worden gelost. We hebben het precieze mechanisme voor het lossen van de schuilkelder nog niet ontworpen, omdat we niet weten hoe de EL3 er precies uit zal zien.
Het enige wat gebruikt wordt om de schuilplaats te "bouwen" is het maanregoliet als stralingsschild. Uiteindelijk zullen 16 zakken regoliet rond de schuilplaats worden geplaatst, die 0,5 meter stralingsbescherming bieden. De zakken worden gevuld met de RASSOR-graafmachine. Deze verplaatst tot 700 kg regoliet per dag. Elke zak bevat 1200 kg regoliet. Tijdens de eerste missie zullen slechts vier zakken rond de slaapvertrekken worden gevuld, wat 7 dagen zal duren. RASSOR verzamelt altijd regoliet en rijdt dan de helling op naar de bovenkant van de zakken, waar hij het regoliet dumpt. De bemanning zal de helling moeten verplaatsen nadat elke zak gevuld is. De rest gebeurt autonoom.
Voor de constructie van de shelter gebruiken we voornamelijk een licht maar sterk koolstofcomposiet, waardoor we het totale gewicht konden verminderen.
In de toekomst zullen zakken niet langer worden gebruikt voor stralingsafscherming, maar voor het 3D-printen van regolith. Daarmee kunnen garages voor rovers worden gemaakt en kan bescherming worden gecreëerd voor opblaasbare habitats.
Op de maan komen we verschillende soorten straling tegen, namelijk GCR, SPE en secundaire straling die ontstaat na de interactie van GCR of SPE met materialen. Gezien de korte duur van de missie (14 dagen) is de dosis GCR aanvaardbaar (zoals we weten dankzij Apollo). Het probleem zou zijn als de bemanning binnenin door de SPE zou worden geraakt. Hoewel de kans hierop klein is, zou dit fatale gevolgen kunnen hebben. Daarom zal tijdens de eerste missie 0,5 m regolithische afscherming rond de bemanningsverblijven worden aangebracht, die tijdens volgende missies rond de hele schuilkelder zal worden voltooid. Dit is voldoende om bescherming te bieden tegen kleinere zonnestormen. Naarmate de missies langer duren, zal extra afscherming moeten worden aangebracht tegen grote stormen.
Micrometeoroïden komen minder vaak voor in de maanruimte en baanpuin is er helemaal niet, dus 3 mm koolstofcomposiet en MLI houdt ze tegen. Het toevoegen van regolietschilden verhoogt de veiligheid nog verder.
Een portaal dient als bescherming tegen stof. De binnenkant is half schoon en dient onder andere als opslagruimte voor spullen die niet in de module mogen zijn. Astronauten reinigen zich zorgvuldig voordat ze de portiek betreden. Het stof dat binnenkomt wordt uitgefilterd door een atmosfeer revitaliseringssysteem, met name een filter in elke lithium hydroxide bus. De uitgang van het atmosfeer revitalisatiesysteem bevindt zich in de bemanningsverblijven.
Een ander aspect is de thermische omgeving. Tijdens het verblijf van de bemanning in de lampen zullen de schuilplaatsystemen 8 kW ingangsvermogen hebben dat moet worden uitgestraald. Wij zullen een 10 m lange radiator gebruiken om de overtollige warmte uit te stralen. Tijdens de vijf dagen duisternis, wanneer de bemanning niet aanwezig is, zal de overkapping 48 kWh verliezen, die door lithium-ionbatterijen moet worden geleverd om te voorkomen dat de systemen bevriezen.
De schone lucht wordt geleverd door het atmosfeercontrolesysteem. Zuurstof wordt geleverd uit druktanks onder een druk van 40 MPa. Voor de missie is 23 kg zuurstof nodig, met een reserve zit er 35 kg zuurstof in de tanks. Dit wordt gedoseerd in de luchtverversingssectie zodat de concentratie in de atmosfeer 21% bedraagt. CO2 wordt verwijderd met behulp van LiOH. De bemanning produceert 29 kg CO2 per missie, waarvoor 32 kg LiOH nodig is om af te vangen, na toevoeging van een reserve van 48 kg.
Stikstof zal moeten worden bijgevuld omdat er per cyclus 10% luchtsluis lekt. Er zal een voorraad van 20 kg in het deksel zitten.
Voedsel wordt geïmporteerd van de aarde. Er worden 3 maaltijden per dag bereid, voor een totaal van 84 maaltijden per missie. Elke maaltijd weegt 0,8 kg.
Water is de enige grondstof die wordt gerecycleerd. Elk bemanningslid verbruikt 4,4 kg water per dag. Er wordt meer water geproduceerd dan verbruikt, omdat het wordt gevormd tijdens de reactie van LiOH met CO2 en tijdens de ademhaling. Per dag is 8,8 kg schoon water nodig en wordt 12,7 kg geproduceerd. Het water dat wordt gereinigd is afkomstig van het toilet (urine) of van de warmtewisselaar (atmosferisch condensaat). Het condensaat heeft een zodanig lage concentratie aan stoffen dat het direct met voorwaartse osmose kan worden gereinigd. De urine wordt eerst vacuüm gedestilleerd. Wat na voorwaartse osmose overblijft, wordt opnieuw gereinigd met behulp van vacuümdestillatie. Het rendement van het systeem ligt boven de 80%, zodat er altijd meer water wordt geproduceerd dan verbruikt.
Het vermogen van de basissystemen is 8 kW, de helft van wat IROSA kan leveren. Bij gedeeltelijke zwaartekracht kan het niet zonder aanpassing worden gebruikt, maar wordt het als referentie gebruikt.
Afval op de maan is een lastige zaak omdat we het niet kunnen laten opbranden in de atmosfeer zoals bij het ISS. Het is ook duurder om dingen naar de maan te brengen, dus er moet oordeelkundig mee worden omgegaan. De bemanning produceert ongeveer 20 kg afval met een volume van 0,2 m3 per missie. Hoewel het huidige onderkomen het op geen enkele manier kan recyclen, slaan we het op in containers en slaan we het op in het portaal voor verder gebruik. Het afval zal voornamelijk bestaan uit papieren en plastic verpakkingen of voedselresten, waaruit koolstof, dat op de maan zeldzaam is, kan worden gewonnen. We kunnen plastic gebruiken dat later kan worden gerecycled en gebruikt voor 3D-printing. Op dezelfde manier wordt vast afval uit het toilet opgeslagen, dat in de toekomst waardevol is voor het kweken van planten. Urine wordt gerecycled tot drinkwater.
We zullen de Maanlichtconstellatie gebruiken voor communicatie, waarlangs voornamelijk gegevens van de schuilplaats zullen worden verzonden. Desondanks zal het schild in beperkte mate rechtstreeks met de aarde kunnen communiceren. We zullen ook Maanlicht gebruiken om de positie te bepalen. Er zal altijd een mogelijkheid zijn voor een astronaut of rover om rechtstreeks met de schuilplaats te communiceren, maar de basiskeuze is Maanlicht, ook omdat de horizon vanaf menselijke hoogte slechts 2,4 km van de Maan verwijderd is.
Zoals in het begin is gezegd, is het hoofddoel van deze schuilplaats een basis te hebben waarrond verder kan worden gebouwd, dus de wetenschappelijke uitrusting is eerder minimalistisch. De belangrijkste interessegebieden zijn dan ook geologie en de mogelijkheden van het gebruik van plaatselijke hulpbronnen. De kennis zal worden gebruikt bij de verdere vestiging.
De schuilplaats herbergt een laboratorium met een handschoenenkast voor het onderzoeken van oppervlakte-monsters en het voorbereiden van verdere experimenten. De handschoenenkast bevat een fluorescentiemicroscoop om de monsters te bestuderen. De handschoenenkast is zo gemaakt dat de monsters helemaal niet in contact komen met de binnenkant van de schuilkelder. Een ander deel van het laboratorium is de groeikamer, waar de kweek van planten in de maanomgeving wordt bestudeerd. Zo kan bijvoorbeeld het kweken in regoliet worden onderzocht. Het laboratorium heeft ook een kleine oven en een pers, waarmee het sinteren van regoliet onder verschillende omstandigheden en de daaropvolgende sterkte ervan zal worden getest. Dit zal waardevolle gegevens opleveren die verder kunnen worden gebruikt voor de ontwikkeling van 3D-printen uit regolith.
Voor EVA ontworpen gereedschap omvat hamers, tangen, zeven, kernboren en andere geologische exploratieapparatuur. Spectrometers voor snelle rotsanalyse zullen ook beschikbaar zijn. Aan de buitenkant van de basis kunnen instrumenten worden geplaatst om het ruimteweer of de inslag van micrometeoroïden te meten.
In de toekomst zullen medische apparatuur, andere instrumenten voor de studie van gesteenten zoals de elektronenmicroscoop en instrumenten voor de studie van fysica en chemie bij gedeeltelijke zwaartekracht worden toegevoegd. Later zal de astronomie op onze basis beginnen.
De opleiding zal voornamelijk bestaan uit het leren omgaan met de individuele systemen van het asiel. Er moet worden geleerd hoe men zich moet gedragen in geval van een storing en hoe deze moet worden hersteld. Vervolgens zullen individuele operaties worden getraind. Het belangrijkste doel van de eerste missie is het creëren van stralingsafscherming van het regoliet, dus zal het werken aan de buitenkant van de maan en het werken met RASSOR worden geoefend. Het laatste trainingsgebied is wetenschap. De bemanning moet een uitgebreide geologische cursus volgen (als er geen geoloog aan boord is) om de beste resultaten te halen uit de beperkte tijd die aan wetenschap wordt besteed. De opleiding kan ook plaatsvinden in vulkanische gebieden hier op aarde. Sommige trainingen zullen ook plaatsvinden tijdens parabolische vluchten om verminderde zwaartekracht te simuleren.
De schuilplaats zal naar de oppervlakte worden vervoerd met behulp van de Europese grote logistieke render, die met de Ariane 6 wordt gelanceerd. Het is mogelijk dat Ariane NEXT beschikbaar zal zijn tegen de tijd dat de schuilplaats wordt klaargemaakt. De bemanning zal van de grond komen in Orion, die door de SLS wordt gelanceerd. Op de maan gaat het over in het Starship HLS, waarmee ze dan landen. De schuilplaats zal enkele tientallen kilometers verwijderd zijn van Starship HLS en Artemis Base Camp om de straal van maanverkenning en menselijke vestiging op de maan te vergroten. De bemanning zal zich verplaatsen met behulp van een hermetische (in geval van nood ook niet-hermetische) rover. Aan het einde van de missie zal de bemanning terugkeren naar Artemis Base Camp met behulp van de rover en terugkeren naar de aarde met behulp van het Starship HLS en Orion.
English 
Chinese 
Czech 
Danish 
Estonian 
Finnish 
French 
German 
Greek 
Hungarian 
Italian 
Latvian 
Lithuanian 
Dutch 
Norwegian 
Polish 
Portuguese (Portugal, AO90) 
Romanian 
Slovak 
Slovenian 
Spanish 
Swedish 