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: Moon_Squad

Gymnasium am Wall  Verden    Tyskland 16, 17

Ekstern visning for 3d-prosjekt

Prosjektbeskrivelse

Våre måneleirer  hovedformål er en trygg og ansvarlig utpost for mennesker på månen. Vi ønsker å gi menneskeheten ny inspirasjon til å øke interessen for regioner langt borte fra jorden og vise nye tekniske muligheter. Vi må engasjere unge mennesker som er begeistret for romfartsutviklingen for å nå nye store milepæler.

Samlet sett består vår Moon camp av enkle bikakeformede moduler for å sikre en modularitet av basen og for å skape muligheten til å utvide leiren vår. Utviklingen av leiren er veldig fleksibel fordi en 3d-utskriftsrover gjør det mulig å skrive ut moduler etter hvert som de trengs.

Videre vil vi ha en parkeringsplass for våre rovere og et oppskytningsområde for forsynings- og evakueringsraketter, som er plassert i en viss avstand fra leiren for å ivareta astronautenes sikkerhet.

Vi beskytter leiren og mannskapet mot farer mens vi plasserer de vitale modulene inne i månejorda, for å sikre en naturlig beskyttelse mot mikrometeoritter og stråling.

Videre er de enkelte modulene adskilt fra hverandre med spesielle porter som kan lukkes i en farlig situasjon.

I begynnelsen av leirbyggingen er det bare en liten mengde ressurser tilgjengelig. Derfor er leiren de første par årene avhengig av forsyninger fra jorden. På slutten ønsker vi å utvikle en fullstendig selvforsynt leir, som vil bli mer uavhengig i fremtiden. 

Hvor vil du bygge din måneleir?

Vi bestemte oss for å bygge leiren i området rundt Nordpolen på grunn av tilgjengeligheten av vannis i de dype kraterområdene.

I tillegg er temperaturene på Månens nordpol utenfor kratrene svært milde, og solen skinner nesten hele dagen, noe som sikrer en del av energiproduksjonen.

Samtidig bygger vi leiren vår på kanten av et krater for å redusere sjansen for meteorittnedslag og stråling. Likevel bygger vi leiren like ved kanten av krateret for å hindre at basen blir helt mørk og for å kunne utføre alle viktige tekniske innretninger som er plassert utenfor krateret. Til slutt satte vi en del av måneleiren inn i kraterveggen for å øke sikkerheten.

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

En autonom rover vil først bli sendt til månen for å utvinne månejord. Med en spesiell produksjonsprosess, som for tiden er utviklet på jorden, gjør vi jorden brukbar for en 3d-utskrift rover, som vi vil bygge et skall for modulene. Denne metoden sparer mye tid, kostnader og hindrer astronauter fra stråling blant de ville ha til å lide når de trenger å bygge en leir.

Videre graver roveren seg inn i kraterveggen for å bygge en hule der de mest vitale modulene skal plasseres.

Inne i de trykte skallene vil Rover bygge en spesiell og svært slitesterk plastboble med en aluminiumsramme for å skape et trygt miljø for de første astronautene.

Etter byggingen av et trygt sted for astronautene, sendes utstyret til de vitale modulene til måneleiren, som inkluderer livsstøttesystemene, samt en første forsyning av luft og mat.

I begynnelsen vil Moon camp ha et mannskap på 5 personer, for å sikre at det er en spesialist for hvert viktige fagområde, som ingeniørfag eller medisin.

I fremtiden vil leiren bli større for å støtte mer enn 10 personer.

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

En stor utfordring er stråling fra verdensrommet og meteorittnedslag, som kan ødelegge vitale moduler og sette mannskapet i fare. Derfor bygger vi de viktigste modulene i en hule i kraterveggen. 

Samtidig blir resten av modulen som ikke er plassert i kraterveggen beskyttet ved å legge et lag med  månejord (76 centimeter er nok til å forhindre at modulene stråler) over modulene. 

Bortsett fra farene som er forårsaket av rommet, er mannskapet belastet med isolasjon fra menneskene på jorden, derfor har de konstant kontakt med sine venner og familie på jorden via VR-møter. For å beskytte mannskapet mot muskelreduksjon har de faste treningstider hver dag.

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

Plasseringen av måneleiren vår er valgt bevisst, ettersom det i de dype områdene av krateret er forekomster av vannis. Derfor kunne vi kjøre til bunnen av krateret med en autonom rover, som utvinner vannis med et spesielt forsterket bor og transporterer isen til leiren. I deler av krateret er det ikke noe lys, og derfor må roveren drives av batterier. Vannisen smeltes ved hjelp av spillvarme fra atomreaktoren og fokusert sollys.
Når vi produserer vann, foretar vi samtidig en metanisering for å omdanne Co2 i pusteluften til vann. Et annet reaksjonsprodukt er metan, som kan brukes som rakettdrivstoff for Starship fra SpaceX.
Vannet som oppstår har ikke næringsstoffer, og derfor får vi næringsløsning for vannet og plantene fra jorden.

Matforsyningen i begynnelsen av leiren må være standard astronautmat, men i fremtiden vil den bli produsert i et drivhus. Dette drivhuset har ingen vinduer fordi det vil være behov for et veldig tykt glasslag på grunn av strålingen.

Prinsippet for vår matproduksjon er basert på "underjordisk jordbruk" der sollyset imiteres av LED-lys og bakken er laget av et vekstmedium. Næringsløsningen muliggjør et høyt avlingsutbytte. Avføring brukes som gjødsel.

Vekstmediet består av trefiber og er veldig lett, det er derfor det kan sendes til månen veldig enkelt. Vanningen er autonom. Maten produseres også etter samme prinsipp som ble utviklet på "Neumayer-stasjonen" i Antarktis.

Visse proteiner som er nødvendige for å leve, sendes imidlertid fra jorden. Derfor er det ikke mulig å oppnå full uavhengighet.

På månens overflate er det mye sollys tilgjengelig, som vil bli omdannet av solfangere til energi. Likevel vil vi trenge mange solfangere for å produsere nok strøm, særlig til roverens gruvedrift og byggeprosesser. Videre mener vi at en sekundær energikilde er obligatorisk, f.eks. i tilfelle et meteorittnedslag i solfangerfeltet, som kan føre til et livstruende strømbrudd.

Derfor produseres hovedenergien fra atomenergi, som baserer seg på en undersjøisk trykkvannsreaktor. Spillvarmen brukes til å varme opp leiren og til å gi den nødvendige termiske varmen når vi gjør en metanisering. Senere bruker vi varmen til å smelte vannis.

Videre energilagre er hydrogenet som produseres ved elektrolysen og metanet fra metaniseringen, og vi vil trenge batteripakker for mobilt utstyr (rovere osv.).

For å minimere transporten av luft fra jorden produserte vi det viktigste oksygenet på månen.
Med elektrolysene separerer vi utvunnet vannis til hydrogen og oksygen. Oksygenet kan brukes til å puste.
Videre separerer vi malmer fra månejorda til oksygen og metallpulver, som brukes til 3d-printing.

Vi ønsker å gjenbruke en stor del av den brukte luften, og derfor ledes luften til drivhuset der CO2 reagerer med plantene ved fotosyntese og genererer oksygen.

I tillegg planter vi planter som filtrerer giftige gasser som "formaldehyd". Vi ønsker å bruke for eksempel grønne liljer som har en høy filtreringseffekt (ifølge "ren luftstudie" fra NASA).

For å skape en lignende pusteluft på leiren, som på jorden, sender vi nitrogen til leiren i begynnelsen.

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

I begynnelsen brukes måneleiren bare til vitenskapelige formål. En viktig undersøkelse er dokumentasjonen av de langsiktige konsekvensene av oppholdet i leiren. Oppdragene på ISS varte ikke lenger enn ett år. Derfor er ikke konsekvensene av langvarig termisk isolasjon for fremtidige oppdrag til f.eks. Mars kjent. Samtidig finnes det ikke mye kunnskap om hvordan man skal forsyne astronauter med mat og energi som er nødvendig for kolonisering av Mars. 

Videre skal måneleiren vår testes for å være en godsbanegård for fremtidige oppdrag. 

I tillegg ønsker vi å bygge et radioteleskop som kan finne nye oppdagelser i verdensrommet og gi informasjon om fysiske problemer. 

Kostnadene for leiren er høye, og derfor kan noen turister besøke leiren. Til slutt skal leiren også inspirere unge mennesker til STEM-klasser og -næringer. 

Beskriv en dag på månen for astronautbesetningen i Moon Camp.

For å muliggjøre best mulig vitenskapelig forskning og etterforskning, samt regulert pleie og sikkerhet, vil mannskapet i måneleiren bestå av astronauter som har et bredt spekter av kunnskap på mange forskjellige fagområder. Astronautene vil arbeide i skift, slik at nok personer er våkne til å reagere på mulige farer i nødsituasjoner. De ulike skiftene overlapper hverandre i en time, slik at astronautene på skiftene kan evaluere alle hendelser sammen. Vi vil tilpasse oss et normalt 24 timers jorddøgn med 13 timers skift. 

Når skiftet starter, våkner astronautene, spiser frokost og forbereder seg på jobb. Hver dag jobber astronautene i laboratoriet for å gjøre eksperimenter. Deretter utarbeider de en protokoll for å sikre alle resultatene. 

Samtidig er mannskapet forpliktet til å gjøre minst 2 timer sport om dagen for å redusere tapet av muskler og bentetthet, som er forårsaket av den lave tyngdekraften.

Senere har astronautene fritid, der de har mulighet til å kontakte personer på jorden, for å minimere det psykologiske stresset ved isolasjon. 

Videre kontrolleres hvert system i leiren hver dag av ingeniørene, med sikte på å regulere reaktorenes effekt og kjøling av brenselstavene.

I tillegg må funksjonen til de vitale systemene sikres, og oksygennivået må kontrolleres for å aktivere metaniseringen i tilfelle et høyt CO2-nivå. Plantene er også testet og kan høstes når de er store nok.

Astronautene er også forpliktet til å besøke stasjonslegen to ganger i uken for å foreta rutinekontroller.

For å ha muligheten til å evakuere leiren i en nødsituasjon eller bringe et skadet besetningsmedlem til jorden, må en evakueringsrakett kontrolleres og klargjøres. Generelt bør rakettene som forsyner leiren eller bringer eksperimenter tilbake til jorden, klargjøres.

Generelt er alle rovere og moduler verifisert for å holde alle systemer i gang.

I en nødsituasjon indikerer en varselsirene i oppdragskontrollmodulene i leiren et problem som må løses umiddelbart. 

Denne daglige rutinen muliggjør en ansvarlig drift av vår måneleir og inkluderer alle viktige aspekter for å holde mannskapet trygt. Den normale rytmen på jorden er antatt på leiren for å få en normal dag for astronautene.



← Alle prosjekter