oppdagelse interaktivt bilde

Prosjektgalleri Moon Camp Pioneers 2022 - 2023

 

I Moon Camp Pioneers skal lagene 3D-designe en komplett måneleir ved hjelp av programvare etter eget valg. De må også forklare hvordan de vil bruke lokale ressurser, beskytte astronautene mot farene i verdensrommet og beskrive bo- og arbeidsfasilitetene i måneleiren.

Zenith

Özel Bahçeşehir Koleji Fen ve Teknoloji Lisesi (Teknologisk institutt)  Samsun-Tyrkia    Tyrkia 15, 16   6 / 3 engelsk
Programvare for 3D-design: Fusion 360



1.1 - Prosjektbeskrivelse

In our project, we aimed to design a Moon camp where our targeted trained astronauts will stay comfortable, maintain their scientific research and explore the Moon. We tried to build our camp, easily constructed in line with the available possibilities. In our base’s structure we used biomimicry and we carried our world’s features to the Moon. As an example, in our base’s main structure we used sunflower’s sun tracking and lotus flowers anatomical features to maintain a stable solar energy generation when possible and as our lunar module’s design we used grasshopper biomimicry because of them being able to land on their legs every time they jump. While we built the Moon camp in our main base with our unmanned rovers, we planned to provide their energy from our Energy Generating and Emergency Camp (EGEC) that we will use for its having sunlight %98 of the day. After the construction of the bases, the astronauts will get to work they are assigned to. In order to make sure that all astronauts provide for all their needs and do not delay their work, we planned a schedule. With this system we believe that works can be done on time.

1.2 - Hvorfor ønsker dere å bygge en Moon Camp? Forklar hovedformålet med måneleiren (for eksempel vitenskapelige, kommersielle og/eller turistmessige formål).

Hovedformålet vårt er å bruke måneleiren som base for vitenskapelig forskning. I forlengelsen av forskningen utforsker vi månen. Med våre bemannede og ubemannede måneroboter planlegger vi å gjennomføre oppdrag der vi samler inn og returnerer prøver av månens jord, steiner osv. til basen vår, slik at disse prøvene kan studeres grundig av våre trente astronauter. For som forskerne sier, tror vi at månen kan være en kilde til verdifulle ressurser. For å støtte disse formålene har vi som nevnt utstyrt astronautene våre med laboratorier der de kan arbeide aktivt. Laboratoriene er også et sted der astronautene kan forske på astronomi. Med dette som hovedformål tror vi også at de neste fasene av byggingen av denne måneleiren, som fungerer som et første skritt, vil føre til etablering av en permanent tilstedeværelse på månen.

2.1 - Hvor vil du bygge måneleiren din? Begrunn valget ditt.

Vi planlegger å etablere hovedbasen vår (Alpha) i Archimedes-krateret (39,7° N, 4,2° V), som ligger i den sørvestlige delen av månen. Den flate bunnen i krateret gir et relativt stabilt underlag for bygging av en månebase og landingsområde for romraketter, og den stabile temperaturen gjør det til et egnet sted for astronauter å bo og forske. I tillegg har krateret underjordiske vannkilder som er avgjørende for å opprettholde liv og generere energi.

Siden sollyset stort sett når De Gerlache-kraterryggen (88,71°S, 68,7°W) i 14 dager per måneperiode, har vi besluttet å etablere EGEC på ryggen, som ligger bare 220 kilometer fra Archimedes-krateret. Ryggen er ideell for energiproduksjon med solhydrogenpaneler siden den mottar sollys i opptil 98% av døgnet.

2.2 - Hvordan planlegger dere å bygge måneleiren? Tenk over hvordan dere kan utnytte månens naturressurser, og hvilke materialer dere trenger å ta med fra jorden. Beskriv teknikkene, materialene og designvalgene deres.

Vi skal bruke de store 3D-printerne våre til å produsere basens hovedstrukturer. Etter at vi har bygget hovedstrukturen, planlegger vi å lage et beskyttelseslag som består av måneregolitt, slik at vi får den mest beskyttede månebasen vi kan bygge.

Vi vil bruke månens regolitt til å bygge basene fordi;

  • Fordi månen har en tynn atmosfære og er et vanskelig sted å leve på, kan månens regolitt utgjøre et beskyttende lag og fungere som et skjold mot stråling og meteoritter.
  • Ved hjelp av måneregolitten og forskningen på den vil forskere kunne lære og forstå spesifikk informasjon om månen, for eksempel hvordan den ble dannet. I tillegg kan forskere jobbe med regolitten for å lære og studere månens geologi og historie.
  • Måneregolitten kan være nyttig for landbruket i drivhus. Den kan blandes med andre mineraler og vann for høy effektivitet.
  • Månens regolitt er en god kilde når det gjelder mineraler, for eksempel oksider, sulfider, fosfater og metaller, som vi planlegger å utvinne med gruveroveren vår.

Konklusjonen er at hvis måneregolitten finnes på månen, vil det være enkelt å bygge baser like raskt etter at astronautene har landet.

2.3 - Hvordan beskytter og beskytter måneleiren astronautene mot månens tøffe miljø?

Månens regolitt, som inneholder jern, aluminium og silisium, beskytter og absorberer stråling og har høy refleksjonsevne, og det er derfor vi velger å bruke den som beskyttelseslag.

Det er også et godt materiale for å beskytte seg mot meteoritter ved å fungere som en barriere som står imot meteoritter og forhindrer skader på basen og utstyret. I tillegg er det i stand til å absorbere nedslaget fra meteoritter, noe som ville vært farlig for månehabitatet.

Dessuten gir den varmeisolasjon for basen og utstyret på månens overflate. Ved hjelp av laget den utgjør, kan den absorbere og avgi varme, og den bidrar faktisk til å regulere temperaturen.

Når det gjelder beskyttelse mot mulige farer, har vi to måter og en beredskapsplan som vi kommer til å følge.

Først og fremst skal vi bruke et system for tidlig varsling som oppdager meteoritter som er på vei mot månen og basen. Avhengig av meteorittens hastighet, størrelse og hvor den befinner seg, kommer astronautene til å forflytte seg etter omstendighetene:

Plan 1: Hvis meteoritten er så liten at den ikke skader basen vår, vil astronautene bli forflyttet fra basen til tilfluktsrommet som vil ligge under basen vår, slik at den omfavnes av tykk måneregolitt som gir sikkerhet. Etter at faren er over, vil astronautene oppdage skader på basen, og deretter vil de begynne å reparere basen ved hjelp av rovere.

Plan 2: Hvis meteoritten er stor og i nærheten av basen vår, skal vi aktivere nødplanen vår, som går ut på å dra til Bravo-basen vår via rovere så raskt som mulig etter evakueringen.

3.1 - Hvordan vil måneleiren gi astronautene bærekraftig tilgang til grunnleggende behov som vann, mat, luft og strøm?

For å skaffe vann planlegger vi å samle opp isvann rundt de skyggelagte stedene. For å unngå infeksjoner vil det oppsamlede isvannet bli smeltet og filtrert. Det siste produktet, filtrert vann, vil bli lagret i vanntanker for fremtidige behov. I tillegg vil Micro-Ecological Life Support System Alternative (MELISSA) bli brukt for å få rent vann fra daglig bruk (urin, hygiene osv.).

 

For å skaffe matkilder vil vi bruke jordløst jordbruk (hydroponisk jordbruk). I dette systemet, som garanterer produkter selv under ugunstige jordbruksforhold, dekkes plantenes behov for vann og næringsstoffer på en kontrollert måte. I jordløst landbruk elimineres risikoen for sykdommer som oppstår i jorda, behovet for ekstra arbeidskraft reduseres, og man får ut flere produkter gjennom prosessen. En av de største fordelene er at hydroponiske systemer bare bruker 10% av vannet som brukes i vanlig jordbruk. I tillegg er det planlagt å produsere kosttilskudd med høyt innhold av proteiner, vitaminer og mineraler ved hjelp av en bestemt type grønnalger kalt "Chlorella" i biodomen vår.

 

Når det er behov for det, vil oksygenet bli tilført gjennom solcellepaneler og biodome. I tillegg til å rense vann via MELISSA planlegger vi å omdanne Co2 til O2 ved hjelp av mikroalger. Ifølge noen beregninger kan 1 kg alger produsere mellom 1 og 2,5 kg oksygen. Med tanke på at et gjennomsnittsmenneskes daglige oksygenforbruk er 0,75 kg, er dette en svært effektiv måte å produsere oksygen på, selv om denne metoden ikke er den andre som brukes i dag.

Som energikilder kommer vi til å bruke tre ulike metoder: solcellepaneler, fusjonsreaktorer og energi fra avfallsforbrenning. Detaljerte forklaringer på disse metodene finner du i avsnittet om ekstern visning.

3.2 - Hvordan vil måneleiren håndtere avfallet som astronautene produserer på månen?

Vi planlegger å håndtere avfall på flere måter:

Den første måten å håndtere dem på er kompostering. Organisk avfall på månen kan omdannes til jord ved kompostering, og den kan brukes til å dyrke planter og drive jordbruk.

Den andre måten å håndtere avfall på er å brenne det med oksygen. I løpet av denne prosessen brennes det organiske avfallet i avfallet, og som et resultat av denne prosessen frigjøres energi som etter planen skal brukes som en ressurs i tillegg til solcellepaneler og fusjonsreaktorer. På den annen side, selv om dette alternativet gir oss energi, kan det også medføre noen ulemper. For å unngå disse mulige konsekvensene bør man være oppmerksom på innholdet i materialene som skal komposteres, og gassene som kan oppstå etter behandlingen, må kontrolleres på en slik måte at de ikke skader atmosfæren.

3.3 - Hvordan vil måneleiren opprettholde kommunikasjonen med Jorden og andre månebaser?

For å kunne kommunisere med andre baser brukes satellitter som opererer i VHF-båndet i radiobølgespekteret. Satellitten som skal sørge for denne kommunikasjonen, har en mastkonstruksjon som gjør det mulig å feste satellitten til bakken og redusere tapet av signalstyrke. På toppen av denne strukturen er det en kroppskonstruksjon som inneholder den elektroniske kretsen og den bevegelige parabolantennen, som også reduserer tapet av signalstyrke ved å rette parabolantennen mot en annen satellitt.

I tillegg til disse har vi også planlagt å bruke satellitten i hovedbasen vår til å kommunisere med en satellitt som går i bane rundt jorden. Hovedgrunnen til at vi valgte en satellitt som befinner seg utenfor atmosfæren, er at vi ville unngå tap av signal.

4.1 - Hvilke(t) vitenskapelig(e) tema(er) vil være i fokus for forskningen i deres Moon Camp? Forklar hvilke eksperimenter dere planlegger å gjøre på månen (for eksempel innen geologi, miljø med lav tyngdekraft, biologi, teknologi, robotikk, astronomi osv.)

Det utføres mange vitenskapelige studier i vår verden. Å overføre disse studiene til månen kan gi oss mange fordeler. Vi tror også at enkelte undersøkelser kan gjøres mer omfattende på månen. For eksempel:

Astronomi: Månens mangel på atmosfære og lave grad av lysforurensning gjør den til et ypperlig sted for astronomiske observasjoner, og det tomme landet gir oss også mulighet til å bygge store teleskoper og laboratorier. Med våre høyteknologiske teleskoper kan vi observere stjerner, galakser og mye annet med klarere sikt.

Geokjemi: Denne vitenskapsgrenen gir oss muligheten til å følge nøye med på de kjemiske prosessene som utgjør månen og mineralene i undergrunnen. Denne informasjonen kan være en kilde til fremtidig forskning og eksperimenter.

Testområde for fremtidig teknologi: Med ledige arealer og mangel på menneskelig aktivitet kan fremtidige prosjekter testes uten alvorlige konsekvenser. Dette kan bidra til at vi kan eksperimentere fritt med teknologien vår og utvikle den raskere med tanke på resultatene.

Nye ressursområder: Det er en kjensgjerning at jordens ressurser er begrensede, noe som fører oss til et nytt problem: "Hvor kan vi finne nye ressurser å bruke?". Det er her månens overflate, som er rik på grunnstoffer og forbindelser, kommer til nytte. Vi kan samle og lagre disse ressursene og bruke dem i andre eksperimenter eller til andre formål.

Måneseismologi: Måneseismologi kan defineres som bevegelser i bakken, som måneskjelv og bevegelseshendelser på månens overflate. Selv om det allerede er installert flere seismografiske målesystemer, er det fortsatt begrensninger og mangel på informasjon, men vi tror at vi kan finne mer ved hjelp av ordentlige bosetninger og nærmere undersøkelser. Nye funn kan føre til nye måter å utvinne energi på ved hjelp av måneskjelv.

Og mer forskning kan gjøres.

5.1 - Hva ville du inkludert i astronauttreningsprogrammet for å forberede astronautene på en måneferd?

Etter utvelgelsen av astronauter skal de gjennomføre et treningsprogram på minst tre til fire år, slik det gjennomføres i ESA, før de skal ut i rommet for første gang.

I første omgang skal astronautene gjennom en grunnleggende opplæring som tar 12 måneder. I løpet av denne tiden skal astronautene lære seg alle romstasjonens systemer, transportmidler og prinsippene for robotoperasjoner. I tillegg skal de lære hvordan man setter opp en måneleir, bruker solcellepaneler for hydrogen, har oksygen i en biokuppel osv. De kommer til å bli informert om prinsippene for systemet de trenger. De kommer også til å venne seg til å leve uten tyngdekraft og kontrollere kroppen sin i gravitasjonsfrie omgivelser.

Etter grunnopplæringen vil de få opplæring før utplassering, der de skal lære mer og utvikle kunnskapen sin om romstasjonens systemer, og de vil få spesialopplæring på flere steder som Houston i USA, Star City i Russland, JAXAs Tsukuba-senter i Japan og Saint-Hubert/Montreal i Canada.

Etter disse forberedelsestrinnene er astronautene klare til å bli tildelt et oppdrag, og treningen på oppdraget de skal påbegynnes. I løpet av denne prosessen vil astronautene få opplæring sammen med besetningen, slik at de blir vant til hverandre. I tillegg lærer de hvilke ansvarsområder de har, og hvordan de skal samarbeide. I tillegg blir de informert om hva de skal gjøre i en nødsituasjon og om evakueringsplaner.

Etter at de har ankommet romstasjonen eller månen, vil de fortsette treningen ved hjelp av live-kommunikasjon mellom jorden og videoene. De vil også fortsette å lære seg å betjene roboter og romfartøyer ved å prøve dem live og i simuleringer.

5.2 - Hvilke romfartøyer vil din fremtidige måneferd trenge? Beskriv farkostene som finnes i Moon camp, og vurder hvordan dere vil reise til og fra jorden og utforske nye destinasjoner på månens overflate.

Det finnes tre rovere som er designet for at astronautene skal kunne fullføre sine oppdrag på månen. Hovedoppgavene til disse roverne er konstruksjon, boring, lagring og transport av astronauter. Et av de viktigste elementene i designet var hjulene på roverne. Roverhjulene er inspirert av mecanumhjulet og hjulene til Mars Perseverance Rover. Hovedtrekkene ved disse hjulene er at de er motstandsdyktige mot de vanskelighetene som kan oppstå på måneoverflaten, og at de letter transporten. Mecanum-hjulene har spesielt den egenskapen at de kan bevege seg på hvilken som helst måte. Samtidig er kjøretøyet inspirert av Mars Perseverance Rover, som sørget for at det kan dreie 360 grader. Når det gjelder transport til og fra jorden, har vi brukt biomimikk fra gresshoppeben på månelandingsfartøyet for å gjøre det enklere å lande og raskere å ta av.

Andre prosjekter: