Team: Moon Gag

Categorie: 2e plaats - ESA-lidstaten | 2e plaats - ESA-lidstaten | Barcelona - Spanje |  I.E.A. Oriol Martorell

Beschrijving van het project

2.1.a. Je staat op het punt om op de maan te landen. Je moet een aantal beslissingen nemen over de plaats van je nederzetting. Waar zou je je schuilplaats op het maanoppervlak plaatsen?
Dicht bij de Maanpolen

2.1.b. Licht je keuze uit vraag 2.1 toe.
Wij zijn van mening dat bij de keuze van de beste plaats rekening moet worden gehouden met vier belangrijke aspecten: - de hoeveelheid energie en de verdeling daarvan in de tijd; - de zichtbaarheid met de aarde voor radiocommunicatie; - de variaties in de oppervlaktetemperatuur; - de natuurlijke hulpbronnen voor het overleven van de mens. Op grond van een analyse van al deze aspecten is onze keuze gevallen op de nabijheid van de polen. In termen van energie zullen polaire plaatsen zoals de Shakelton krater (zuidpool) of de Philolaus krater (noordpool) zonlicht hebben gedurende ongeveer 80% van de tijd (op de evenaar zouden we 14 lichte dagen hebben gevolgd door 14 donkere dagen, met het risico dat we zonder energie komen te zitten). Deze beide kraters hebben 100% zichtbaarheid, zodat gedurende 100% van de tijd communicatie met de aarde tot stand kan worden gebracht. Een van de doelstellingen van de oprichting van een Moon camp is de observatie van het heelal en de kosmos (zie punt 5.1). Deze observatoria zullen aan de verre kant van de Maan worden gevestigd (geen directe communicatie met de Aarde), maar wij zullen communicatieverbindingen tot stand brengen tussen de observatoria en het basiskamp, en van het basiskamp naar de Aarde. Wat de temperatuurregeling betreft, is ons voorstel om het Maankamp ondergronds te bouwen (zie punt 2.2). Satellieten hebben lavabuizen ontdekt, die bescherming bieden tegen kosmische straling en meteorieten, en veel graafwerk zouden voorkomen. Lava-buizen die vooral rond de polen worden gevonden hebben een zeer stabiele temperatuur (van -40 tot -20). Bovendien is ook daar water (in vaste toestand, ijs) gevonden. IJswater is vrij diep, maar dat zijn lavabuizen ook.

2.2.a. Waar zou u de schuilplaats bouwen: aan de oppervlakte of ondergronds?
Ondergronds

2.2.b. Leg je keuze bij vraag 2.2 uit.
Wij geloven dat het bouwen van een schuilkelder onder de grond zeer voordelig is om 2 belangrijke redenen: - bescherming tegen kosmische straling en meteorieten; - temperatuurstabiliteit. Graven op de maan zou geen gemakkelijke taak zijn, omdat we de graafmachines van de aarde zouden moeten meebrengen. Er zijn echter lavabuizen op de maan ontdekt door kunstmatige satellieten. Lava-buizen kunnen zeer lang zijn (honderden kilometers) en zeer breed (van honderd meter tot een kilometer). De temperatuur binnenin is zeer stabiel, in tegenstelling tot de buitentemperaturen die schommelen tussen -176 en +250 graden (afhankelijk van de plaats: polen of evenaar). Ze zijn rond -40 graden, wat een temperatuur is die mensen aankunnen, met veel verwarmende kleding, en met goed voorbereide gebouwen met normale kachels. Ons voorstel is om de schuilplaats in een van deze lavabuizen te bouwen. Op die manier zouden we zeer goed beschermd zijn tegen kosmische straling en meteorieten, de temperatuur zou veel stabieler zijn en met "niet al te slechte" reeksen en we zouden een enorm graafwerk kunnen vermijden. Een van de doelstellingen van een bezoek aan de maan is de observatie van het heelal en de kosmos. Het observatorium zou aan de andere kant van de maan worden geplaatst, zodat er geen interferentie van de aarde is. Het nadeel is dat het geen directe communicatie met de Aarde zal hebben. Ons observatorium zal dan verbonden zijn met het basiskamp via radioverbindingen en repeaters. En het is het BaseCamp dat directe communicatie met de Aarde zal hebben.

3.1. Wat wordt de grootte van uw Maankamp?
Een zeer groot Maankamp is een energie-uitgave voor zuurstofproductie, temperatuurstabilisatie, materiaalgebruik, enz. Bovendien zal het Maankamp mensen langer vasthouden dan het ISS. Daarom plannen we een grootte van het Maankamp die comfortabel is voor de astronauten. De afmetingen van de verschillende onderdelen van het geplande Maankamp zijn opgenomen in het 3D-model van Tinkercad. Het totale kamp kan plaats bieden aan de verschillende onderdelen. Deze zijn: - aan de oppervlakte: - twee ingangen (paragraaf 3.5); - de zonnepanelen; - een grote kas; - ondergronds: - controle- en commandoruimte, inclusief energieopslag en -verbruik (batterijen); - de buizen/liften die met de buitenwereld in verbinding staan; - de leefruimten, waaronder: o werkruimten (laboratoria, kantoren, vegetatietesten), o "recreatieve" ruimten (salon, keuken, fitnessruimte en recreatie) o kinderkamer o slaapruimten. Het gebouwde MoonCamp is een modulaire oplossing die gemakkelijk op elk moment kan worden uitgebreid met de komst van een nieuwe groep astronauten.

3.2.a. Hoeveel mensen zal uw Maankamp herbergen?
Andere

3.2.b. Licht uw keuze bij vraag 3.2 toe.
Ons voorstel is om geen groot team te hebben, want dat is duur, maar ook geen te klein team, want er zijn verschillende vaardigheden die aan bod moeten komen. We zouden beginnen met een groep van 5-6 astronauten. Daarin zouden één of twee artsen, drie wetenschappelijk-technisch ervaren astronauten en één op het gebied van landbouwkunde moeten zitten, zodat in alle behoeften van het kamp kan worden voorzien. Op deze manier kunnen zij veilig zijn voor eventuele tegenslagen. Ook moeten we bedenken dat een reis naar de maan een paar dagen duurt, zodat het team zelfvoorzienend moet zijn. We denken dat de aanwezigheid van een dokter in het Maankamp belangrijk is, ook al hebben ze direct contact met de Aarde, er zijn manieren om de medische testresultaten aan de Aarde te geven zodat ze een diagnose kunnen stellen en de Aarde de medicijnen of de procedure kan voorschrijven. Het is ook belangrijk dat er geschoolde mensen zijn in technische en wetenschappelijke aspecten voor het dagelijkse werk bij het plannen, ontwerpen, bouwen (uiteraard geholpen door robots), repareren van het kamp, het uitvoeren van de wetenschappelijke experimenten, enz. Tegelijkertijd is water en voedsel een belangrijke kwestie waarvoor gezorgd moet worden tijdens het Maanverblijf. Daarom vinden wij het belangrijk dat er een landbouwingenieur (of bioloog of een landbouwdeskundige) aanwezig is. Merk op dat we een modulair Maankamp aan het bouwen zijn, op zo'n manier dat het in de toekomst makkelijk opgeschaald kan worden om meer mensen op de Maan te laten wonen.

3.3.a. Welke plaatselijke Maan-bronnen zou u gebruiken?
-Waterijs
-Regolith (Maangrond)
-Zonlicht

3.3.b. Licht uw keuze bij vraag 3.3 toe.
Zonlicht wordt opgevangen met zonnepanelen en opgeslagen in accu's als belangrijkste energiebron. Elektriciteit zou worden gebruikt voor alle apparatuur, verlichting of processen waarvoor energie nodig is. Het gebruik van de regolith is essentieel aangezien deze meer dan 40% zuurstofgas bevat. Ook bevat het meer dan 20% silicium en 10% ijzer, materialen voor de bouw met 3D-printers. Calcium, aluminium en magnesium worden ook gevonden in regolith en zouden ook kunnen worden gebruikt. Gasvormig zuurstof zou met fysisch-chemische middelen uit de regolith kunnen worden gehaald en vloeibaar worden gemaakt met behulp van distilleertoestellen om het gemakkelijk in tanks te kunnen bewaren. Aangezien de condensatietemperatuur van zuurstof bij normale druk -182,95oC is, kan de vloeibare zuurstof zelf bij hogere druk worden gebruikt om meer zuurstof af te koelen. Opgeslagen zuurstof bij kamertemperatuur zou in gas veranderen. Voor de eerste iteratie zou vloeibare zuurstof van de aarde worden aangevoerd of worden verkregen door zuurstof af te koelen met elektriciteit uit zonnepanelen. Dankzij het ISS weten we dat een grote hoeveelheid water kan worden hergebruikt met behulp van een recyclingsysteem. Omdat het niet 100% efficiënt is, zou ook een deel van het ondergronds gevonden maanwater worden gebruikt. Een van de redenen waarom voor de polen van de maan is gekozen, is dat daar water in vaste toestand wordt aangetroffen. Wij moeten een duurzaam project zijn, niet het gestaag onttrekken van water en zuurstof om het evenwicht van de maan te bewaren. We zullen alternatieve water- en zuurstofvoorraden hebben: een recyclingsysteem voor water; en spirulina-algen die genoeg zuurstof kunnen produceren voor één mens in een ruimte van 8 vierkante meter.

3.4. Leg uit hoe je van plan bent je project op de maan te bouwen. Geef informatie over de materialen en bouwtechnieken die je wilt gaan gebruiken. Benadruk de unieke kenmerken van je ontwerp.
Eerst zullen robots naar de maan worden gestuurd om de optimale plaats te vinden waar met de bouw van de basis kan worden begonnen. Zodra een basisonderkomensstructuur is voltooid, zal een ruimteschip met bemanning worden gestuurd met een bewoonbare module om de bouw voort te zetten. Ondergrondse bewoonbare gebieden zullen in de eerste plaats worden gebouwd met gebruikmaking van vooraf gebouwde modules die vanaf de aarde worden gezonden. Zodra de eerste bewoonbare module klaar is, zal deze worden gebruikt als noodonderkomen. Later zou de rest van het project worden gebouwd. Na de voltooiing van het bouwproject zouden robots naar de donkere kant van de maan worden gestuurd om de geschikte plaats voor het observatorium te kiezen. Er zouden repeaters worden geïnstalleerd om het door de telescopen opgenomen audio- en videosignaal naar de basis te zenden. De basis zal bestaan uit twee hoofdgedeelten, een binnengedeelte en een buitengedeelte: Buiten bevinden zich de ingang, de zonnepanelen en de communicatieantennes, alsmede het observatorium. Hoewel het observatorium verder van de basis ligt, aan de donkere kant van de maan, wordt het door repeaters met het MoonCamp verbonden. Verschillende modules zouden de binnenkant samenstellen. Twee verschillende ingangen zouden worden gebouwd als een veiligheidsmaatregel. Ook zou er een kas komen met verschillende planten om zuurstof te leveren en de astronauten te voeden met een gevarieerd en evenwichtig dieet. Pijpen zullen de serre verbinden met een tank waar de zuurstof zou worden opgeslagen, en gebruikt in de modules als dat nodig is. Ook zouden de batterijen, de watertank, verbonden met het waterrecyclagesysteem, en een jumbo 3D printer om de benodigde onderdelen te bouwen.

3.5. Beschrijf en verklaar het ontwerp van de ingang van je Maankamp.
Een belangrijk onderdeel van het ontwerp is de ingang. De ingang moet de buitenkant met de binnenkant van Maankamp isoleren, in termen van temperatuur, luchtsamenstelling (zuurstof) en luchtdruk. Dit is zo belangrijk dat we uit veiligheidsoverwegingen redundantie voorstellen. Tegelijkertijd moet hij goed beschermd zijn tegen meteorieten. Wij stellen een kluis voor aan het buitenste uiteinde van de toegangsketen. Het gewelf komt aan de buitenkant te liggen. Hij zal een lift beschermen die zich in de binnenkant van de kluis bevindt. De lift zal fungeren als eerste decompressiefase, voornamelijk redundant en om veiligheidsredenen. Hij zal niet in normale omstandigheden worden gebruikt. De astronaut zal in de lift gaan, volledig uitgerust zoals hij buiten zou zijn. De lift daalt af naar de binnenkant van het kamp, door een lange buis die enkele honderden meters diep kan zijn, afhankelijk van de diepte van de lavabuis. Eenmaal beneden in de lavabuis zal er een volledige decompressiekamer zijn, waar de astronaut volledig zal worden gekleed of uitgekleed met de astronautenkleding. Deze kamer zal worden aangepast aan de volledige binnen- of buitencondities (afhankelijk van het feit of de astronaut erin of eruit gaat). Ook om veiligheidsredenen, gezien de extreme omstandigheden op de maan en de diepte van de lavabuizen, moeten er 2 volledig voorbereide ingangen zijn. Mocht een van de ingangen beschadigd raken, dan zouden de astronauten de tweede kunnen gebruiken.

3.6. Leg uit hoe het Maankamp bescherming biedt aan de astronauten.
Het ondergronds bouwen van de modules biedt de astronauten bescherming tegen de straling. Straling kan steriliteit of kanker veroorzaken, dus de ondergrondse biedt een hoge bescherming. Het beschermt ook tegen de extreme temperatuur en druk. De oppervlaktetemperatuur is uiterst variabel (variërend van -150C of -160C tot ongeveer 250C, hoewel iets constanter op de polen dan op de evenaar), maar 100 meter onder de grond is veel stabieler. Men heeft ontdekt dat de temperatuur in de lavabuizen tussen -10oC en -40oC ligt. Een verwarmingssysteem zou deze op een comfortabele temperatuur kunnen brengen zonder veel energie te verbruiken. Een andere belangrijke kwestie is de druk. De bijna vacuüm druk op de maan zou een mens niet langer dan 8 seconden in leven laten. Onze aderen zouden in ongeveer 8 seconden exploderen. De druk moet dus worden geregeld op het niveau van de atmosfeer op aarde. In het Maankamp zullen we ook beschermd zijn tegen mogelijke meteorietinslagen, die vrij frequent voorkomen.

3.7. Beschrijf de plaats en de inrichting van de slaap- en werkruimten.
We hebben een modulaire structuur ontworpen voor 6 personen, die zo vaak als nodig kan worden gekopieerd. Het werkgebied zou zich op de begane grond (of eerste verdieping) bevinden, de grootste, bestaande uit:

- Controle- en commandoruimte: waar zich het communicatiecentrum met de aarde bevindt, inclusief de commandoruimte voor de antennes aan het oppervlak die een directe verbinding hebben met de grondcontrole op aarde; controle over de verschillende onderdelen en systemen van het maankamp (waterrecycling, batterijen, zuurstoftanks, enz.).

- Laboratorium: waar we de verschillende wetenschappelijke experimenten zullen uitvoeren, waaronder het voedselgroeialaboratorium, en waar we de verkregen gegevens zullen verwerken;

- Magazijn voor opslag, om een grote hoeveelheid voorraden te bewaren die een lang verblijf in het Maankamp kunnen verzekeren. Op de tweede verdieping komen een gymnastiekzaal, een woonkamer, een keuken en een kinderkamer (met in de toekomst misschien een robotoperatiekamer). Kasten zouden worden gebruikt om lichtere spullen in op te bergen, om te voorkomen dat ze gaan zweven door de lage zwaartekracht. Klittenband, zoals in ISS, zou ook worden gebruikt. Het slaapgedeelte zou zich op de derde verdieping bevinden met slaapkamers (één voor elke astronaut, aangezien we lange verblijven op de maan plannen) en twee badkamers.

4.1. Beschrijf wat de energiebron voor de schuilplaats zal zijn.
De voornaamste energiebron zou zonne-energie zijn. Een van de belangrijkste redenen om zich op de maanpolen te bevinden is juist de zonne-energie (zie paragraaf 2.1). De maanpolen hebben tussen 80 en 100% zonlicht, afhankelijk van de breedtegraad en de hoogte van het exacte punt op de maan. Dit is een groot voordeel van de ligging op de polen. We zullen de buitenkant van het Maankamp bedekken met zonnepanelen. Het aantal zonnepanelen zal afhangen van het aantal mensen in het kamp. Zoals vermeld in paragraaf 3.2, zouden we beginnen met een groep van 5 of 6 astronauten. De hele kampstructuur zou modulair zijn, en zo ook de zonnepanelen, aangezien het aantal zonnepanelen kan worden geschaald als functie van het aantal mensen in het kamp. De panelen zullen worden bestuurd vanuit de controlekamer in het kamp, zodat zij de hele tijd naar de zon kunnen wijzen (zoals de zonnebloemen) en zoveel mogelijk energie kunnen verzamelen. De batterijen zullen ondergronds in de lavabuizen worden geplaatst. Batterijen hebben de neiging zeer groot te zijn, maar er is geen ruimteprobleem aangezien de lavabuizen zeer breed en extreem lang zijn. Om temperatuurredenen zullen de batterijen ook in een kamer worden geplaatst.

4.2. Beschrijf waar het water vandaan zal komen.
Dankzij het ISS weten we dat een grote hoeveelheid water (~97%) kan worden hergebruikt met behulp van een recyclingsysteem. Dit is echter niet 100% efficiënt, zodat ook een deel van het water op de maan, dat onder de grond wordt gevonden, nodig zou zijn. Een van de redenen voor de keuze van de Maanpolen is dat daar water in vaste vorm, ijs, te vinden is (uitgelegd in paragraaf 2.1). We zullen een watertank plaatsen dicht bij de batterijen en naast de tank van het waterrecyclingssysteem. Maar, zoals in verschillende secties vermeld, willen we een duurzaam project bouwen, daarom willen we het maanwater zo minimaal mogelijk gebruiken. We kunnen niet gestaag water onttrekken, zonder de balans van de maan te beïnvloeden. Daarom is het van fundamenteel belang dat er eerst een waterrecyclingsysteem en een alternatieve watervoorziening komt. Waarschijnlijk moeten we water van de Aarde halen telkens als we een ruimteschip van de Aarde hebben dat ook wat voet en proviand (materiaal, enz.) meebrengt.

4.3. Beschrijf wat de voedselbron zal zijn.
Met het zelfvoorzienende project in gedachten, denken we dat de belangrijkste voedselbron afkomstig moet zijn van de voedselgroeikamer die in het Maankamp is gebouwd. Het belangrijkste soort voedsel dat in de voedselgroeikamer wordt gekweekt zal groente zijn (hoewel men ook aan insecten zou kunnen denken). Het vlees dat strikt noodzakelijk is (bij gebrek aan eiwitten uit de mogelijke planten die zouden kunnen groeien) zou van de Aarde moeten worden aangevoerd. Van de Aarde zullen we de zaden of misschien zelfs de zaailingen moeten brengen om ervoor te zorgen dat ze groeien en sneller groeien. De voedselgroeikamer zal dicht bij de oppervlakte worden geplaatst. De reden hiervoor is om te proberen zoveel mogelijk direct zonlicht te gebruiken. Hij zal een omgekeerd en doorzichtig gewelf hebben om het zonlicht op te vangen. Er komt echter ook een afdekking op het maanoppervlak, voor het geval er meteorieten aanwezig zijn.

5.1. Wat zou je op de maan willen bestuderen?
We willen de maan voor de volgende doeleinden gebruiken:

- De observatie van het heelal en de kosmos, vanaf de achterkant van de maan. De achterkant van de maan is een perfecte plek voor kosmoswaarnemingen dankzij de afwezigheid van lichtvervuiling en atmosfeer, in vergelijking met waarnemingen vanaf de aarde.

- Wetenschappelijke experimenten: Er zijn een aantal experimenten die op de maan kunnen worden uitgevoerd (net als in het ISS), vanwege de andere omstandigheden op de maan dan op aarde, zoals een veel lagere zwaartekracht. We kunnen experimenten uitvoeren in menselijke lichamen (nog een reden waarom het interessant is om een dokter in het team te hebben), of in planten.

- Platform voor buitenplanetaire reizen: De Maan is een perfecte trampoline voor de verkenning van andere planeten in het zonnestelsel, zoals bijvoorbeeld Mart. Omdat de zwaartekracht slechts een zesde van die van de Aarde is, zouden grotere ruimteschepen gemakkelijk vanaf de Maan gelanceerd kunnen worden, met minder energieverbruik. Er zijn al enkele onderzoeken gaande om met elektrische voortstuwing te kunnen lanceren en er zijn al enkele tests uitgevoerd.

- Toerisme: in de toekomst zou de maan gebruikt kunnen worden als toeristische plek. Het ISS wordt al voorbereid om uiteindelijk toeristen aan boord te nemen. Op dezelfde manier zou de Maan ook een toeristische plek kunnen worden die voor het plezier bezocht kan worden. Toeristen zouden echter eerst een grondige training moeten krijgen en ze zouden zeer respectvol moeten omgaan met het werk dat tijdens hun bezoek in het Maankamp wordt uitgevoerd. We moeten er wel op wijzen dat dit een erg dure vakantie zou worden!

Projecten worden gecreëerd door de teams en zij nemen de volledige verantwoordelijkheid voor de gedeelde inhoud.