Team: BENDIS

Categorie: 1e plaats - ESA-lidstaten | 1e plaats - ESA-lidstaten | Timisoara - Roemenië |  Nationaal College "Constantin Diaconovici Loga".

Beschrijving van het project

2.1.a. Waar zou je je schuilplaats op het maanoppervlak situeren? 
Dicht bij de Maanpolen

2.1.b. Licht je keuze uit vraag 2.1 toe. 
Na bestudering van diverse informatie over de maan besloot team Bendis dat de meest geschikte plaats voor de vestiging van ons maankamp de noordpool van de maan moest zijn. Bij de keuze van de locatie is rekening gehouden met twee belangrijke hulpbronnen die onmisbaar zijn voor het goed functioneren van de basis en die op deze plaats in grote hoeveelheden beschikbaar zijn. Bovendien zijn de temperaturen op de maan vrij extreem door het ontbreken van een atmosfeer. Op de noordpool liggen de temperaturen in het interval (-50 deg C, 0 deg C), met een efficiënter beheer. De eerste bron is het ijs. Het ijs kan worden verzameld en gesmolten, onderworpen aan analyse, de onderzoekers hopen dat het drinkbaar is. Zo kunnen we een vitaal element voor levensonderhoud op de maan verzekeren. Anderzijds kan het water door elektrolyse worden gescheiden in zuurstof (voor levensonderhoud) en waterstof (bruikbaar als brandstof). De tweede waardevolle hulpbron is het ZONLICHT. Op de noordpool is het zonlicht permanent, zodat geïnstalleerde zonnepanelen zonder onderbreking energie kunnen produceren. Andere aspecten zijn in overweging genomen. In deze regio van de maan hebben eerdere missies de aanwezigheid van lavabuizen aangetoond, die in het beginstadium van het leven van de maan zijn ontstaan. Deze tunnels kunnen door astronauten worden gebruikt als tijdelijke schuilplaats die bescherming biedt tegen meteorieten en een quasi-constante temperatuur van -20 deg C, totdat de maanbasis is gebouwd. Daarna kunnen de tunnels nog als opslagplaats worden gebruikt.

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

2.2.b. Leg je keuze bij vraag 2.2 uit.
De basis zal op het maanoppervlak worden geplaatst om grootschalige uitgravingen te vermijden. Bovendien zal de bouw van de basis op het maanoppervlak aanzienlijk minder tijd in beslag nemen. De beste plaats zou bijvoorbeeld een voldoende grote krater kunnen zijn. Op die manier wordt de basis op de een of andere manier beschermd door de wanden van de krater. Er moet een ingang in de krater worden gebouwd. Een ander voordeel van plaatsing van het kamp in een krater is dat het een minimale bescherming biedt tegen de maanomstandigheden. Ook biedt het relatief kleine temperatuurverschillen, omdat het in de schaduw van de kraterwanden ligt. Zo'n plek, gelegen op de noordpool van de maan, is een perfecte kandidaat en biedt permanente toegang tot zonlicht, dat via een spiegelsysteem door de krater kan worden gestuurd.

3.1. Wat wordt de grootte van uw Maankamp?
Het kamp bestaat uit vijf modules, verbonden door tunnels waardoor de astronauten van de ene naar de andere module kunnen lopen. Wij hebben ernaar gestreefd de basis zo compact mogelijk te maken en tegelijkertijd comfort te bieden. De kernreactor heeft een diameter van 10 meter en bevindt zich buiten het eigenlijke kamp, om de bewoners zoveel mogelijk tegen de straling te beschermen. De broeikas is de grootste van de modules, met een diameter van 20 meter. De slaapkamer, een van de kleinste modules, is slechts 13 meter in diameter, maar toch ruim genoeg voor 4 astronauten. De opslagmodule is ook iets minder ruim dan de andere met een diameter van 15 meter, terwijl het commandocentrum een diameter van 10 meter heeft. De tunnel die zorgt voor de toegang tot de basis en die met de toegang tot de reactor zijn 8 meter lang, omdat ze een drukkamer bevatten. De andere tunnels zijn 4,75 meter lang. De feitelijke oppervlakte van de basis, zonder de generator (die zich buiten de basis bevindt), bedraagt ongeveer 1056 vierkante meter (vergelijkbaar met een vierkant met een zijde van 32,5 meter). Een apart gebied, ook buiten de basis, is gevuld met zonnepanelen en beslaat een vierkant van 31 meter zijde, dus ongeveer 960 vierkante meter. Wij hebben 496 zonnepanelen geschat.

3.2.a. Hoeveel mensen zal uw Maankamp herbergen? 
3 - 4 astronauten

3.2.b. Licht uw keuze bij vraag 3.2 toe. 
Volgens onze schattingen zouden voor meer dan 4 personen meerdere kassen, woonmodules en veel meer elektriciteit nodig zijn, die slechts uitbreidingen zijn van een eenvoudiger kamp dat vier personen kan houden. We moeten ook rekening houden met het voedsel-, water- en zuurstofverbruik per persoon en het afvalbeheer. We hebben dus pas de eerste fase van onze kolonisatie-inspanningen op de maan gemaakt. Er kunnen altijd nieuwe modules worden gebouwd en verbonden met oudere, wat de mogelijkheid van onbeperkte uitbreiding biedt.

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.
We stellen voor om allerlei lokale bronnen te gebruiken tijdens het leven in het maankamp. In de meeste gebouwen wordt regoliet gebruikt als het belangrijkste bouwmateriaal. Het kan worden gewonnen met een maanblad en vervolgens worden opgeslagen en gebruikt als grondstof voor 3D-printen. Later kan regoliet worden gebruikt om kleine hoeveelheden water te winnen en zal het worden gebruikt om scheuren en gaten in de structuren op te vullen. Ook kan het worden gebruikt om metalen en mineralen te winnen. Waterijs is een ander materiaal dat met de Lunar Blade zal worden gewonnen. Omdat de basis op de noordpool van de maan staat, is het een toegankelijke bron. De dunne brokken ijs die met deze techniek worden verkregen, kunnen tot water worden gesmolten en vervolgens worden gebruikt zoals het is, of worden onderworpen aan elektrolyse om zuurstof (nodig om te ademen) en waterstof (zeer krachtige brandstof) te verkrijgen. Zonlicht wordt de belangrijkste energiebron voor de basis. Deze energiebron wordt bijna nooit verstoord (behalve bij een eclips). Spiegelsystemen in combinatie met zonnepanelen kunnen worden gebruikt om meer licht op te vangen en de hoeveelheid geproduceerde energie te vergroten.

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. 
Ons maankamp zal volledig uit maanaarde bestaan. Graven is moeilijk uit te voeren vanwege de lage zwaartekrachtsversnelling op de maan. Volgens NASA-specialisten is een apparaat dat met succes op de maan kan worden gebruikt het maangraafmes. Met zo'n apparaat kunnen we de kampgebouwen terraformeren. Ook is het nuttig om het maanstof uit het hele kampgebied te verwijderen, de omgeving voor te bereiden voor het plaatsen van de zonnepanelen, de landingszones en de grenzen van de basis door te duwen. De uitgegraven regoliet moet worden gebruikt door een 3D-vouwbare printer met grote afmetingen voor de bouw van de modules en de verbindingskanalen. Wij hebben gekozen voor een modulaire constructie omdat deze gemakkelijk kan worden uitgebreid en het verlies van materiaal en middelen in geval van externe invloeden op het kamp tot een minimum wordt beperkt. De geodetische koepelstructuur die wij voor elke module hebben gekozen is duurzaam, zelfvoorzienend en de driehoekige vlakken kunnen in geval van schade gemakkelijk worden vervangen. We hebben veel aandacht besteed aan het levensonderhoud van ons kamp. Rond de kas hebben we het waterzuiveringssysteem ontworpen. Rondom de basis hebben we dampcollectoren. Water, zuurstof en elektriciteit worden via een net van kabels en buizen rond de modules getransporteerd. Een deel van het water wordt gecombineerd met voedingsstoffen en het wordt gebruikt voor de plantengroei, binnen de kas.

3.5. Beschrijf en verklaar het ontwerp van de ingang van je Maankamp.
De ingang van het maankamp zal bestaan uit een zeshoekig kanaal met twee kamers. De zuurstof uit de eerste kamer zal naar de rest van de basis worden gezogen om verliezen te voorkomen en de hoeveelheid water die we kunnen produceren te maximaliseren. Dan zal de astronaut de onderzeeër-achtige deur openen om de eerste kamer binnen te gaan. Zodra ze in de kamer zijn, sluiten ze de deur en begint het drukstabilisatieproces. Als de druk gestabiliseerd is, gaat de tweede deur naar de tweede kamer open, waardoor de astronaut toegang krijgt tot de Moon camp. Hetzelfde systeem, met een drukkamer, wordt gebruikt voor de toegang tot de nucleaire batterij.

3.6. Leg uit hoe het Maankamp bescherming biedt aan de astronauten.
Elke module in ons ontwerp heeft de vorm van een geodetische koepel. De driehoekige elementen van de koepel zijn structureel stijf en verdelen de spanning over de hele structuur, waardoor de koepels bestand zijn tegen zeer zware belastingen en inslagen. De geodetische koepels van de modules zullen gemiddeld een meter dik zijn, zodat asteroïden van klein formaat er niet gemakkelijk doorheen kunnen slaan. Elke module, behalve de serre, zal ook worden bedekt met maanaarde voor extra bescherming tegen temperatuurschommelingen, zonnestraling en mechanische inslagen. De dikte en de bodembedekking moeten een sterke structuur vormen die over het geheel genomen nauwelijks kan instorten of worden beschadigd. De zeshoekige verbindingskanalen zullen aan beide uiteinden deuren hebben, zodat bij beschadiging van één van beide deuren gesloten zijn en het zuurstofverlies wordt beperkt. Zoals in een vorig hoofdstuk is vermeld, moet het hele gebied van het maankamp worden ontdaan van het maanstof, want de kleinste bewegingen brengen het stof in beweging. Dit is een reëel gevaar, als de fijne maankorrels zich afzetten op de zonnepanelen (waardoor het ontvangoppervlak van de panelen vermindert) of de basis binnendringen (wat onder andere ademhalingsproblemen veroorzaakt bij de astronauten).

3.7. Beschrijf de plaats en de inrichting van de slaap- en werkruimten.
De woonmodule is verdeeld in twee helften. De eerste heeft 4 kamers die opbergruimtes, bureaus en ruimtes voor slaapzakken bevatten. Elk heeft ongeveer 10 vierkante meter, gebaseerd op studies die aangaven dat dit genoeg ruimte is voor één persoon. In de tweede helft zijn de badkamer, meer opslagruimtes, een waterdispenser, een elektrische oven, een fitnessapparaat, een EHBO-kit, een back-up life support systeem en een eetruimte met een tafel en stoelen die ook als opslagruimte kunnen worden gebruikt, geplaatst. De astronauten zullen de meeste van hun activiteiten uitvoeren in de serre, aan de werkbank in het commandocentrum voor het repareren van beschadigde onderdelen, tijdens het gebruik van de fitnessmachine en tijdens het uitvoeren van onderzoek of diverse onderhoudstaken.

4.1. Beschrijf wat de energiebron voor de schuilplaats zal zijn. 
De zonnepanelen zullen de belangrijkste energiebron zijn (met een rendement van 22%, waarmee ongeveer 270 kW/h elektriciteit wordt opgewekt). Maar er zijn momenten waarop het zonlicht niet voldoet aan de receptoren (verduisteringen) en ook kunnen we wat extra energie nodig hebben. Dat is waar de reserve-energiebron, de nucleaire batterij, in actie komt. De batterij is een levensvatbare energiebron, maar hij produceert straling, dus is het beter hem alleen te gebruiken als het nodig is. Een deel van het gesmolten ijs kan worden onderworpen aan elektrolyse en zo krijgen we een andere energiebron, de waterstof, die wordt gebruikt als brandstof voor machines. We schatten het stroomverbruik op ongeveer 220 kW/h, en vanwege de locatie in een gebied met constant zonlicht hebben we een kleinere hoeveelheid batterijen nodig (ongeveer 30 kubieke meter lithium-ion batterijen, die minstens 3 dagen meegaan), die alleen in een noodsituatie worden gebruikt.

4.2. Beschrijf waar het water vandaan zal komen. 
Water is een onmisbaar element, niet alleen op de maan, maar ook op aarde, omdat het een vitaal element is voor biologisch leven. Onze basis bevindt zich niet toevallig op een van de polen van de Maan, aangezien eerdere verkenningen hebben aangetoond dat er grote hoeveelheden bevroren water in de bodem aanwezig zijn. Het ijs wordt opgegraven, gesmolten, bezonken, gefilterd en chemisch behandeld in een speciale installatie buiten het kamp, zodat het door de astronauten niet alleen kan worden gebruikt om te drinken, maar ook voor de dagelijkse hygiëne (wassen, douchen, toilet). Kleine hoeveelheden water kunnen worden verkregen uit het zweet en de urine van mensen. Het gebruikte water kan worden gerecycleerd, gefilterd en hergebruikt, zowel voor mensen als voor planten.

4.3. Beschrijf wat de voedselbron zal zijn. 
Een van de voedselbronnen zal het van de aarde meegebrachte voedsel zijn, voor de eerste stadia van de vestiging in het maankamp. Het zal bestaan uit blikvoedsel en gedehydrateerd voedsel. Een andere voedselbron zal de kas zijn die op het maankamp wordt gebouwd, zodra er goederen worden geproduceerd. De kas is ontworpen om allerlei soorten planten in de juiste omstandigheden te kweken. Een module van het kamp is gewijd aan de kas. Het is gebouwd op drie niveaus, verbonden met waterbuizen. De buizen dienen ter ondersteuning van planten die alleen water met voedingsstoffen nodig hebben (sla, aromatische kruiden). Op de platforms van de niveaus zullen planten groeien die ook grond nodig hebben (tomaten, aardappelen, bieten). Het tussenliggende niveau zal ook een tank bevatten voor het kweken van spirulina (als waardevolle voedingsbron).

5.1. Wat zou je op de maan willen bestuderen? 
Zoals verwacht zijn we erg nieuwsgierig naar de geheimen van de maan. Daarom hebben wij een reeks experimenten gepland die moeten worden uitgevoerd door het astronautenteam dat op het maankamp zal verblijven. In de beginperiode, totdat de basis is gebouwd, kunnen experimenten worden uitgevoerd op water, om de eigenschappen ervan vast te stellen en na te gaan of het drinkbaar is. Er kunnen analyses worden uitgevoerd op het regoliet dat uit verschillende gebieden is verzameld, om de eigenschappen ervan als bouwmateriaal te controleren. Later kunnen verkenningen worden uitgevoerd om gebieden te identificeren waar metalen of andere waardevolle mineralen kunnen worden gewonnen ter ondersteuning van constructies op de maan. Nadat de basis is gebouwd, zal speciale aandacht worden besteed aan de groei van planten, om hun gedrag en ontwikkeling onder ruimteomstandigheden te bestuderen, vanaf het zaadje tot de rijpheid en de oogst. Wij zijn geïnteresseerd in hoe planten groeien in het kunstlicht, gevoed met voedingsstoffen en gerecycleerd water, zonder of met een kleine hoeveelheid aarde. Het ontwerp van de kas maakt gebruik van platforms om planten te laten groeien in een kleine hoeveelheid grond die wordt geproduceerd door compostering van menselijk afval. Ook is er een speciale tank geplaatst voor het kweken van spirulina. Speciale hangende potten, verbonden met de waterleidingen, worden gebruikt om planten rechtstreeks in voedingswater te laten groeien. Andere aspecten waarmee rekening moet worden gehouden zijn het afvalbeheer en de omzetting ervan in voedingsstoffen of materialen die opnieuw kunnen worden gebruikt. Een ander belangrijk aspect is dat van de energie die wordt geproduceerd om het leven in het kamp in stand te houden. Systemen met zonnepanelen moeten zorgvuldig worden gecontroleerd. De hoeveelheden geproduceerde energie moeten worden bestudeerd om deze energie naar behoren op te slaan voor later gebruik. Alternatieve energiebronnen moeten worden geïdentificeerd en bestudeerd. De observatie moet worden gericht op de val van meteorieten en op de milieuomstandigheden op de maan, waaronder straling. Dit zal het ontwerp van het kamp helpen verbeteren en de meest geschikte materialen aanwijzen om te gebruiken, voor maximale bescherming van de integriteit van astronauten, installaties en apparatuur. Natuurlijk moet onderzoek worden gedaan naar de mensen die het maankamp bewonen. Het gedrag van de astronauten moet worden geanalyseerd in geval van langere periodes op de maan. Zowel de fysieke als de mentale aspecten moeten worden bestudeerd. Er kan een net van zwervers worden opgezet om grote gebieden in de omgeving van het kamp te bestrijken, om de omgeving te bestuderen.

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