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: PareDisen

Eton College  Eton, Windsor    Storbritannia 17

Ekstern visning for 3d-prosjekt

Prosjektbeskrivelse

Måneleiren vår er utformet som en liten, vitenskapelig utpost på Månen som krever minimal menneskelig innsats. Leiren er konstruert med lette komponenter for å redusere oppskytingskostnadene. Hovedstrukturen består av oppblåsbare materialer, tomme drivstofftanker og hovedraketten som brakte disse elementene til Månen. Totalt kreves det fem raketter for å sette opp leiren, inkludert transport av rovere, innredning og to astronauter. Rakettene som brukes, er de øvre trinnene i de større bærerakettene som brakte dem opp fra Jorden. De har vertikale landingsmuligheter på grunn av trykkvektorstyrte motorer, og er i stand til å lande presist ved hjelp av terrengrelatert navigasjon. Raketten som de oppblåsbare habitatene er festet til, lander i bunnen av et krater med en diameter på ca. 30 meter og en dybde på 10 meter. Dette krateret blir deretter kuppelformet og dekket av månens regolitt, noe som skaper en sone fri for farlig stråling og romsøppel.

[Alle påfølgende nummerreferanser tilsvarer kroppsnavnene i .f3d-filen].

Hvor vil du bygge din måneleir?

Måneleiren vår er sentrert i et krater som er ca. 30 meter i diameter og 10 meter dypt, med en relativt glatt bunn. Det finnes tusenvis av kratere med denne grove karakteristikken spredt over hele Månen, og disse kan undersøkes med det eksisterende Lunar Reconnaissance Orbiter. Vi skal slå leir i et krater i nærheten av Shackleton-krateret i Månens sørpolregion. Her er det høye steder som er opplyst opptil 96% av tiden, et ideelt sted for solcellepanelene som leiren er avhengig av for å få energi. I tillegg er det påvist store mengder vannis, som er en forutsetning for menneskelig tilstedeværelse, i de skyggefulle områdene i dette området.

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

Byggingen begynner når den første raketten (6061 aluminiumslegering) lander midt i et krater. Dome Storage Panels [1] skytes ut ved hjelp av eksplosive bolter og åpner Dome Storage Container [2]. Den lufttette Kevlar-komposittkuppelen [3] som er pakket inni, blåses deretter opp med trykkluft [4]. Kuppelen utvides til å dekke hele krateret og hviler til slutt på kantene. Samtidig åpnes de tre eikelagringskamrene [5] på samme måte. Mer trykkluft [6] strømmer inn i den lufttette hovedraketten og skyver ut de tre eikene [7] (før dette blir alt trykkavlastet for å fordampe og drive ut det gjenværende drivstoffet). Eikene er også laget av en lufttett, rivefast Kevlar-kompositt. Når alt er blåst opp, løsner bunnen av den tomme oksygentanken [8] og gir tilgang til Hydroponic Farm [9]. Posisjonene til tankene for flytende oksygen og drivstoff [10] i raketten er modifisert i forhold til tradisjonelle rakettdesign ved at de er hevet til toppen, og nyttelastseksjonen er flyttet til bunnen, som deretter kobler sammen eikene. Luftslusedørene [11] er plassert mellom de to tankene og på toppen av drivstofftanken. Den på toppen av drivstofftanken gir direkte tilgang til utsiden. Drivstofftanken blir dermed en luftsluse.

De tre neste rakettene inneholder de andre nødvendige elementene. Disse har også paneler [12] som kan fjernes ved hjelp av eksplosive bolter som dekker nyttelastseksjonene. Vinsjer [13] gjør det mulig for astronautene å senke alt ned til bakken når de ankommer månelandingsfartøyet.

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

Astronautene bor og arbeider i de oppblåsbare eikene i bunnen av krateret. Dette krateret er dekket med en oppblåsbar kuppel, som deretter dekkes med månens regolitt av Regolith Rovers [14] Augers [15]. Denne kombinasjonen blokkerer skadelig stråling og romskrot, og opprettholder en konstant temperatur som reduserer påkjenningene på strukturene. En annen fare er den lave tyngdekraften. En sentrifuge kan hjelpe, men den vil være dyr og vanskelig å transportere, installere og vedlikeholde. I stedet vil det medfølgende treningsutstyret - en tredemølle [16] med elastisk sele og elastiske vekter [17] - bidra til å bremse nedbrytningen av muskler og bein. I tillegg vil treningsstudioet, sammen med lyshullene i kuppelen og kommunikasjonsutstyret [18], bidra til å opprettholde astronautenes mentale helse, som lett kan forringes i et trangt, kunstig opplyst miljø uten annen menneskelig kontakt.

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

En av roverne i vår Moon Camp er en Water Rover [19], som samler inn ferskvann. For å gjøre dette bruker den seks kjernebor [20], som graver seg inn i områder på månen der det er oppdaget vannis (ved hjelp av infrarøde sensorer om bord). Når hver kjerne er fylt, trekkes borene inn i Roverens hoveddel, som deretter forsegles [21] og settes under trykk. Ved hjelp av solenergi [22] varmes innsiden av roveren opp [23], slik at vannet i kjerneprøvene fordamper. Denne dampen kondenserer på den kalde kuppelen [24] på toppen av roveren og renner ned i de flyttbare beholderne [25]. Når beholderne er fulle, tar astronautene dem med seg inn, og returnerer de tomme, brukte beholderne til roveren. Avløpsvann fra dusjer og vasker, urin og avføring ledes inn i renseanlegg [26] som resirkulerer det, noe som reduserer belastningen på roveren.

En hydroponisk gård er plassert inne i den flytende oksygentanken ved landing, minus pumpen [27] og plantene (ett eksempel på en plante vist i filen - trauet skal fylles helt opp)[28] som astronautene tilsetter (volumet på systemet er ikke stort nok til å påvirke tankens kapasitet). Vann tilsettes reservoaret [29] i bunnen av tanken, blandes med oppløselige næringsstoffer som dekker alle plantenes behov, og pumpes opp til toppen av spiraltråget, hvorfra det renner tilbake til reservoaret. Næringsstoffene etterfylles ved hjelp av en blanding av matavfall og avføring i pulverform fra Purifiers, supplert med pakker fra jorden. Røde lysdioder på bunnen av karet lyser opp plantene med ideelle bølgelengder for fotosyntesen. Det vil også være et lager av MREs om bord, som en redundans og for et mer variert kosthold.

Solcelleanlegget med 48 paneler [30] har et samlet areal på ca. 150 m2 og produserer ca. 200 kWh strøm. På grunn av en >90% solcelleeksponering er disse i gang nesten hele tiden, med en battericelle [31] som lades for å holde alt i gang når det blir mørkt. Strømmen brukes til lys, oppvarming, vann- og luftrensing, den hydroponiske pumpen og lysene, luftslusen, radioantennen og -mottakeren og andre apparater som datamaskiner, massespektrometre, 3D-printere, mikrobølgeovn, kjøleskap, varmeovner osv.

Ved landing fyller trykkluft fra Jorden raketten og blåser opp eikene. For å fylle hele 360 m3 er det nødvendig med to trykkluftflasker som hver inneholder 0,4 m3 luft ved 7000psi. Astronautene har med seg fire CO2-rensere [32], som er spredt utover hele habitatet. Disse absorberer karbondioksid fra luften ved hjelp av porøse zeolitter. Når zeolittene er mettet, plasseres de i en liten luftsluse [33] som frigjør karbondioksidet (når det utsettes for vakuum) og sender det ut. Noe av vannet som samles opp av vannroveren, mates inn i en elektrolysør [34], som genererer oksygen til erstatning for det astronautene puster.

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

Først og fremst er vår Moon Camp et proof of concept. Det nesten helautomatiske oppsettet som gir tilnærmet umiddelbar beskyttelse mot farene i rommet, er noe som vil være en stor fordel for senere pionerer på både Månen og Mars. Når det gjelder denne spesifikke leiren, vil den starte som en vitenskapelig utpost. Det fullt utstyrte laboratoriet og kjerneboringsroveren skal gjøre det mulig å studere bergarter med sikte på å finne ut hvordan de kan bearbeides til metaller for å bygge produksjonsanlegg og romfartøyer på stedet. Når disse prosessene er raffinert i et miljø med lav tyngdekraft, kan det forventes at flere lignende leirer vil komme til og gjøre Månen til et industrikompleks og et romskipverft. Romfartøyer som bygges her, vil ha en mindre gravitasjonsbrønn enn på Jorden, og med økt vanninnsamling kan hydrogen og oksygen brukes som drivstoff til romfartøyer som skal ut i det cislunare rommet.

Beskriv en dag på månen for astronautbesetningen i Moon Camp.

Astronautene starter dagen med å våkne i sovesalene med gardiner, før de går ut i fellesområdet. De dusjer, går på toalettet og lager eggerøre. Når dette er gjort, er det noen kontroller som må gjøres. Vannnivået i renseren og elektrolysøren er bra, zeolittene er ikke mettet ennå, og solcellepanelene har nominell effekt. Astronaut én, Virginia, melder seg frivillig til å gå ut i dag og samle inn noen prøver som kjerneboringsroveren [35] samlet inn i går kveld. I mellomtiden er astronaut to, Mat, på innendørstjeneste. Virginia går opp til luftslusen over den hydroponiske gården og tar på seg romdrakten [36]. Luftslusen blir trykkløs, og hun kommer ut i midten av kuppelen. Kuppelen bærer vekten hennes uten problemer mens hun går bort til prøvetakingsroveren. Hun samler inn prøvene og går inn igjen.

I mellomtiden tar Mat seg av gården. Han fyller opp næringsstoffene i den hydroponiske løsningen og plukker salat og tomater til lunsj. Mens Virginia er ute, bestemmer han seg for å snakke med familien på jorden. Han bruker en datamaskin i Lab Spoke [37].

Når Virginia er ferdig med å ta av seg drakten, tar hun med steinprøvene til laboratoriet. Her setter hun dem inn i IR-spektrometeret [38] for å fastslå at de inneholder mye jernoksid. Deretter spiser hun lunsj med Mat.

Samme ettermiddag trener de litt. En halvtime på tredemøllen med elastiske seler og noen repetisjoner på den elastiske vektmaskinen senere går Virginia for å varme opp jernoksidet i ovnen [39], noe som produserer jern og masse urenheter. Hun begynner å tenke på hvordan hun kan skille ut disse i et miljø med lite tyngdekraft eller luftoverskudd. Mens hun gjør dette, tester Mat ut sin konstruksjon av et

autonom produksjonsrobot som kan 3D-printe metaller på stedet med bare malm som input. I dag jobber han med å finne ut hvordan han skal få metallet til å komme ut av skriverdysen med lav tyngdekraft. Virginias gjennombrudd når det gjelder rensing vil være nøkkelen til robotens suksess.

Før astronautene spiser middag og legger seg til å sove, gjennomfører de en rekke medisinske tester for å samle inn data om hvordan lav tyngdekraft påvirker menneskekroppen [40].



← Alle prosjekter