moon_camp

Moon Camp Pioneers Galleri 2020-2021

I Moon Camp Pioneers er hvert lags oppdrag å 3D-designe en komplett måneleir ved hjelp av Fusion 360. De må også forklare hvordan de vil bruke lokale ressurser, beskytte astronautene mot farene i rommet og beskrive bo- og arbeidsfasilitetene.

Team: Den mørke siden av osten

UTC Portsmouth  Portsmouth    Storbritannia 16

Ekstern visning for 3d-prosjekt

Prosjektbeskrivelse

Månebaseoppdraget vårt vil bli delt inn i fire innledende faser:

I trinn 0 vil et lite team bli sendt opp for å sette opp en automatisert 3D-printer for lasersintring før de reiser hjem for å produsere murstein som er nødvendige for å bygge basen, og i et separat oppdrag sette opp den lille atomreaktoren sammen med noen få spesialister.

Etappe 1 omfatter to raketter, hvorav den ene sender opp bygningsressurser (rammer, telt og luftsluser) og den andre tar med seg det første mannskapet - ved hjelp av de lett konstruerbare rammene og de trykte klossene (som produseres kontinuerlig mellom oppdragene) kan de bygge de tre første sentrumskuppelene. 

Fase 2 vil inneholde mer byggematerialer for å produsere tre større ytre kupler for å utvide basen, samt ressurser til å opprettholde mannskapet og til forskning - flere mennesker vil komme i den tredje og siste raketten i fase 2 for å komplettere hele mannskapet. 

I trinn 3 vil et avløsermannskap bli sendt opp for å erstatte det opprinnelige mannskapet som ble sendt opp i trinn 1, samt eventuelt utstyr eller materialer som mannskapet har bedt om - denne lasten vil fungere som et svar på eventuelle problemer eller behov som bare kan identifiseres av mannskapet for å sikre at eventuelle uforutsette problemer har en plass i planen for å bli løst. 

Alle nyttelastene vil bli levert av Arian 5-raketter, ettersom de har en ideell kapasitet og funksjonalitet for dobbel nyttelast når utstyr skal sendes sammen med besetningsmedlemmer.

Hvor vil du bygge din måneleir?

Månebasen vår vil ligge i nærheten av Stöfler, som er et krater i det sørlige høylandet. Sørsiden har sollys det meste av dagen, noe som gir oss strøm gjennom solcellepanelene og lys til å utføre oppgaver gjennom hele dagen. På grunn av kratere i konstant mørke er det tilgang til måneis, som er en viktig ressurs, spesielt i de senere stadiene av basens drift (for å lage rakettdrivstoff). Ettersom basens endelige mål er å bli en rakettoppskytningsbase, gjør beliggenheten på sørsiden det mulig for rakettene å utføre en slyngebevegelse rundt jorden når de legger ut på sin ferd ut i solsystemet. Dette vil gi farkostene en stor fartsøkning uten å bruke mye drivstoff, noe som gjør oppskytingene enda mer effektive.

Hvordan planlegger du å bygge måneleiren din? Beskriv teknikkene og materialene du vil bruke.

Måneleiren vår vil være modulær, slik at nye strukturer enkelt kan legges til etter hvert som basen utvides. Hver struktur består av tre lag (se modellen vår med snittanalyse) og luftsluser for utganger og innganger. Det innerste laget vil være av PVC-belagt polyester (inspirert av fjellklatretelt og lufttette drivhus) som enkelt kan festes til lag 2 og er helt lufttett - slik at det kan settes under trykk og brukes som oppholdsrom for mannskapet. Det andre laget blir en metallramme av trekanter som danner en kuppel, ettersom buer er den sterkeste formen, og trekanter er robuste og enkle å konstruere. Metallrammen kan bygges for hånd av besetningsmedlemmer i romdrakter av aluminiumsstokker med en diameter på 50 mm. Det tredje og siste laget vil være en steinkuppel av murstein produsert av månejord. De vil være enkle å montere med former som griper inn i hverandre og støtter seg selv utenfor metallrammen - de vil bli laget av automatiserte SLS Regolith-utskriftsroboter som er programmert til å produsere dem mens de blir igjen på månen etter trinn 0, slik at mursteinene er klare til trinn 1. Etter de første 4 trinnene vil det være 6 kupler med en diameter på 6 meter og 3 med en diameter på 12 meter. De 6 små skal brukes til: Kjøkken, strøm- og oksygenkontroll, boligkvarter, treningsrom, kommunikasjonssenter og sykestue. De tre største vil bli delt i to av polymeren (slik at de blir lufttette), og halvparten av hver av dem skal brukes til alge- og hydroponisk dyrking, mens de tre andre halvdelene skal brukes til verksted, laboratorium og lagerområde.

Miljøet på månen er svært farlig for astronautene. Forklar hvordan din måneleir vil beskytte dem.

Førsteprioritet ved utformingen av månebasen er mannskapets sikkerhet. Basens konstruksjoner er laget av kupler, som naturligvis er de sterkeste for å sikre lang levetid og beskytte mannskapet mot asteroidenedslag og romskrot. Innerteltets materiale er en sterk og belagt polyester som sikrer at det ikke oppstår rifter eller lekkasjer. Strålingsnivået på månens overflate er omtrent 200 ganger høyere enn på jorden fordi månen ikke har noen atmosfære som blokkerer CMBR-strålingen - dette er grunnen til at den ytre mursteinen i kuppelen er så tykk som den er (500 mm), ettersom den absorberer mesteparten av strålingen, og det som kommer i tillegg, stoppes av teltet (som er reflekterende). Til slutt er det den absolutte mangelen på enkeltfeil - alle kuplene har flere tilgangsveier, solenergi med kjernefysisk backup, oksygengenereringssystem og alger - ingen enkeltfeil kan ødelegge systemet.

Forklar hva måneleiren din vil gi astronautene:
Vann
Mat
Elektrisitet
Luft

Størstedelen av vannet vil komme fra vanngjenvinningssystemet (WRS), som samler opp vann fra omgivelsene (kondens og fuktighet) samt urin. Vann produseres også i et Sabatier-system, der hydrogenet fra OGS (se 2.4 D) kombineres med karbondioksid for å produsere vann (varme og metan). Dette vannet kan nå brukes til en rekke formål. Varmen kan brukes til å varme opp basen, og metanet kan lagres og brukes som drivstoff. Det andre vannet til algedammene, en ferskvannsforsyning som kan blandes inn i systemet og senere brukes i produksjonen av hydrogen og oksygen til rakettdrivstoff, vil komme fra isforekomstene på månen.

I den innledende fasen av oppdraget skal astronautene leve av rasjoner som sendes opp fra Jorden. Disse forsyningene vil bli etterfylt med de andre landingene som er nødvendige for oppdraget. I første fase vil en av de tre "Agro domes" bli opprettet på månen. Disse rommer blant annet hydroponiske rom der det kan dyrkes mat som er nødvendig for å forsyne månebasen med drivstoff. I de neste etappene skal infrastrukturen til de to andre delene av basen bygges. Det vil imidlertid fortsatt være nødvendig med jevnlig tilførsel av rasjoner fra Jorden, både som en sikkerhetsforanstaltning og for å fylle på astronautens mineraler og salt. Hydroponisk dyrking gjør det mulig for astronautene og bakketeamene å kontrollere avlingene nesten helt og holdent, planlegge innhøstingen og tilføre næringsstoffer for å sikre god vekst. Avlingene som dyrkes, vil være genmodifiserte slik at de vokser seg større og raskere enn naturlige avlinger, noe som maksimerer matproduksjonen.

De fleste romoperasjoner drives av solcellepaneler, de er utmerkede. De er også mer effektive i rommet enn på jorden, ettersom det ikke finnes noen atmosfære som reduserer lysintensiteten. Når månebasen vår er ferdig, vil den bruke tre solcellepaneler sammen med en liten kjernereaktor, en hurtigneutronreaktor (FNR), som bruker Na-K-C som kjølemiddel. Ettersom den fungerer pålitelig (i rommet), eliminerer den risikoen for SCRAM (eller nedsmelting). Den gir et ekstra lag med beskyttelse mot strømbrudd i tilfelle feil, i tillegg til de tre separate solcellepanelene. I tillegg til å dekke behovet for basisenergi. Reaktoren vil bli plassert i et krater i nærheten, som både vil fungere som et skjold i tilfelle en ulykke og samtidig holde reaktoren i skygge, noe som bidrar til avkjøling. Når FNR-reaktoren må skiftes ut, kan nye teknologier som en hybrid av kjernekraft, batteri og reaktor være enda mer effektive.

Størstedelen av luften resirkuleres ved hjelp av et oksygengenereringssystem (OGS). Dette systemet bruker elektrolyse til å spalte vann i oksygen og hydrogen. Hydrogenet som produseres, brukes i WRS (se 2.4 A). Dette er systemet som brukes på ISS, og det har vært brukt i ubåter i over 50 år. Det betyr at det er utprøvd og testet, og at alle de største feilene som bare dukker opp i praksis, er utbedret. Systemer kan aldri bli perfekte, og det vil alltid oppstå lufttap. ISS håndterer dette ved å få tilført oksygen fra jorden. Vi vil imidlertid fylle på oksygenet med algetanker på basen. Begge disse systemene vil fungere sammen for å sørge for tilstrekkelig med pusteluft til besetningen. Hvis det oppstår et brudd på basen, kan de utette områdene isoleres ettersom alle dørene er lufttette.

Forklar hva som vil være hovedformålet med måneleiren din (for eksempel: kommersielle, vitenskapelige og/eller turistformål).

Formålet med oppdraget vårt er å etablere en selvforsynt base på månen som en forutsetning for en tankstasjon for romfart. I fremtiden vil vi ta sikte på å nå lenger og lenger ut i galaksen vår for å forske på, utforske og muligens bebo nye himmellegemer i universet. Under romferder (for eksempel måne- og marsferder) går mesteparten av drivstoffet med til å unnslippe jordatmosfæren, noe som i stor grad reduserer romfartøyets rekkevidde. Basen vår skal brukes til å stoppe og fylle drivstoff etter at romfartøyet har sluppet ut av jordens atmosfære, før det skytes opp igjen og reiser dit det skal. Derfor er basen vår svært modulær, slik at den kan utvides til en større havn med påfyllingsfasiliteter etter den første 4-trinnsferden.

Beskriv en dag på månen for astronautbesetningen i Moon Camp.

Målet vårt er at en dag på månen for mannskapet vårt skal gjenspeile en arbeidsdag på jorden, slik at mannskapet lettere og raskere kan tilpasse seg det nye miljøet og redusere følelsen av unormalitet fra livet på jorden. Dagene starter med trening i treningsstudioet - som inneholder en tredemølle med strikk for å simulere sterkere tyngdekraft - etterfulgt av frokost for å gi folk energi til dagen. Deretter møtes mannskapet til en morgenbriefing fra sjefen og eventuelle beskjeder fra mannskapet eller kontrollsenteret. Deretter får hvert besetningsmedlem en eller flere morgenoppgaver som avhenger av deres individuelle roller. I første fase av oppdraget vil det være fire besetningsmedlemmer: En kommandør som også er spesialist på botanikk, en lege og 2 ingeniører - eksempler på oppgaver kan være å sette opp nye strukturer for de neste etappene, vedlikeholde basen eller utstyret eller overvåke hydroponikken (i senere etapper). I trinn 2 vil mannskapet fylles opp med enda en (mer spesialisert) botaniker (siden kommandantens lederrolle er deres hovedprioritet), en forsker og enda en ingeniør, siden bygging og vedlikehold av utstyr er så viktig for oppdraget. Etter morgenoppgavene blir det lunsj og litt fritid, avhengig av hvor mange/hvor mye som haster den aktuelle dagen. Deretter kommer ettermiddagsoppgavene, som (akkurat som om morgenen) avhenger av besetningsmedlemmenes individuelle roller. Forskningsoppgavene vil være viktige, ettersom basen vår må utføre omfattende tester for å oppfylle sitt formål som en forutsetning for et romfartøystopp, men også grupper rundt om i verden som er interessert i måneforskning, for eksempel universiteter, kan sende inn forespørsler om tester og prøver på samme måte som ISS støtter global forskning, i tillegg til å være en sekundær finansieringskilde for månebaseprosjektet. Vi ønsker at dagen skal være konsistent, men vi er fast bestemt på at planleggingsbeslutninger bør tas fra sak til sak, ettersom det er så viktig å reagere på nye og uforutsette utviklinger for å trives utenfor planeten, så pauser og andre tidsluker kan ofres og refunderes på et senere tidspunkt om nødvendig. Etter at dagens oppgaver er utført, spiser mannskapet middag og har tid til å slappe av og kose seg før de går til ro.



← Alle prosjekter