moon_camp

Moon Camp Pioneers Galleri 2019-2020

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: CAMS Nova

California Academy of Mathematics and Science  Carson    De forente stater 17 til 18 år Tredjeplass - ikke-ESA-medlemsstater

Ekstern visning for 3d-prosjekt

Prosjektbeskrivelse

[42]

Beskriv Moon Camp-prosjektet ditt.

Moon camp-prosjektet vårt består av 8 hovedstrukturer som hver tjener et viktig formål. Formålet med drivhuset vårt er å skaffe mat til astronautene. Astronautene forsker og jobber med prosjekter i laboratoriet vårt, som også inneholder melormkasser. Vi har 5 boligmoduler koblet til et fellesområde. Flere boligmoduler kan bygges ved hjelp av 3D-skriveren vår og regolitt fra Regolith Processing Plant. Air Filtration Systems Center distribuerer og regulerer luftstrømmen til bygningene. En annen bygning vi har er Water Purification and Extraction Plant som leverer vann fra mikrobølget måneis. Måneleiren vår har også en Centripetal Artificial Gravity Station som astronautene regelmessig kan besøke for å trene i jordisk tyngdekraft. Den viktigste energikilden for måneleiren kommer fra solcellefeltet som vil gi energi fra 75-99% av dagen.

Hvor vil du bygge din måneleir?

Vi valgte å bygge månebasen vår ved månepolene fordi det er det mest bærekraftige miljøet for astronauter. Temperaturene ved månepolene er betydelig lavere enn på resten av månen. Polene er opplyst av sollys omtrent 86-89 prosent av tiden, og på grunn av det nesten konstante sollyset svinger temperaturene mindre drastisk. Dette gjør det lettere å regulere leveforholdene til den optimale temperaturen for astronautene. Månepolene er også stedet for mange ressurser, inkludert måneis, som er en mulig vannkilde. De ligger i permanente måneskygger på månen som bare har blitt funnet ved polene. I tillegg er det mange kratere og grotter på stedet vi har valgt. Underjordiske bygninger kan bygges i disse områdene for å øke beskyttelsen mot lufttrykk, asteroidenedslag og temperaturendringer.

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

Måneleirens strukturer vil delvis bli bygget på jorden, men ikke satt sammen. Mange av strukturene våre, inkludert de geodetiske kuplene som utgjør boligområdet og laboratoriet vårt, er utformet for å kunne foldes sammen/demonteres i underdeler for enklere transport og bevaring i rommet. Industrielle anleggsmaskiner som er tilpasset for å arbeide effektivt på månens overflate, vil ankomme før strukturene og astronautene for å rydde måneterrenget. Programmerte myke roboter vil bistå i byggingen av måneleiren. Fordi myke roboter består av ettergivende materialer, er de fleksible, kan utføre et bredere spekter av oppgaver og er tryggere for mennesker å arbeide i nærheten av. Disse robotene vil fortsette å hjelpe til med å reparere strukturer etter at måneleiren er bygget. Nye bygninger vil bli bygget raskt ved hjelp av additiv produksjon, ettersom vi vil ta med en gigantisk industriell 3D-skriver for å bygge strukturer ved hjelp av rikelig tilgjengelig regolitt.

Vann
Mat
Elektrisitet
Luft

Fordi vann er en livsnødvendig ressurs for menneskets overlevelse, valgte vi å sette opp leiren ved månepolene, der det finnes vannkilder. Måneis skal smeltes ved hjelp av mikrobølgemoduler for å skaffe vann til vårt hydrologiske system, som skal brukes til jordbruk, hydrering, hygiene, energi og forskning. Hydrogenbrenselceller, som hjelper generatorene med å produsere elektrisitet, får vann til å gjennomgå fotolyse, noe som skaper oksygenmolekyler og hydrogenioner til rakettdrivstoff. Overskuddsvann, som produseres som et avfallsprodukt, samles opp og kombineres med vann fra perkolasjon i drivhus og akseptabelt menneskelig avløpsvann for resirkulering.

Vår leir vil opprettholde en balansert måltidsplan med flere matkilder. Svært næringsrike planter dyrket i drivhusene, som bruker resirkulert vann og jord, vil gi karbohydrater. Drivhuset er forsterket med lommeformede metallstrukturer som beskytter mot meteorittkollisjoner samtidig som de slipper inn lys, og kan tilpasses for akvaponikk i tilfelle det blir mangel på jord. For å sikre at astronautene får alle næringsstoffene de trenger, produserer laboratoriet vitamintilskudd og fett. I tillegg til drivhusavlinger gir en melormefarm astronautene sårt tiltrengte proteiner, ettersom melormene formerer seg raskt og er svært næringsrike.

Leiren utnytter solenergi ved månepolene, som har en solinnstråling større enn 1367,6 W/m^2, ved hjelp av et solcellepanelfelt som beveger seg mot solen. Noe elektrisitet lagres i batterier for bruk under måneformørkelser. Elektrisitet produseres også av elektromekaniske generatorer, som drives kontinuerlig av Sentripetalkraft-romstasjonen. Stasjonen spinner konstant og gir mekanisk energi samtidig som den skaper kunstig gravitasjon. Å få stasjonen til å spinne er ekstremt effektivt; kraften som kreves for å begynne å spinne med riktig turtall for å simulere gravitasjon, senkes på grunn av Månens reduserte gravitasjon.

Det er avgjørende å sørge for en atmosfære som er optimal for menneskers levekår. Oksygen vil komme fra flere kilder i leiren, blant annet fotosyntesen til planter i drivhusene. I tillegg vil oksygengeneratorer bruke karbondioksid og vann til å produsere mer oksygen. Air Filtration Systems Center distribuerer og regulerer jevn luftstrøm i de forskjellige bygningene og opprettholder de riktige prosentandelene av nitrogen, oksygen, argon med mer, noe som forhindrer kvelning fra karbondioksid. Air Filtration Systems Center huser også algetanker, som gir næringsstoffer til forbruk i tillegg til å hjelpe til med produksjonen av oksygen.

Hvordan planlegger du å bygge din måneleir? Hvilke materialer vil du bruke?

[54]

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

Månen har et tøft klima med ekstrem varme og kulde. For å beskytte astronautene mot forholdene på månen har fasilitetene våre kontrollert temperatur. Lav tyngdekraft fører til at astronautene opplever tap av bein og muskler. Måneleiren vår har et kunstig tyngdekraftsrom med treningsutstyr som astronautene kan bruke for å forebygge alvorlige skader på muskel- og skjelettsystemet. Bygningene i romleiren er kuleformede og bygget for å motstå mikrometeorittnedslag. Strukturer som den geodetiske kuppelen brukes slik at modulene er trygge og holdbare. Å bo på månen utsetter deg for konstant stråling. Astronautene som bor på romstasjonen, vil være beskyttet av en elektromagnetisk feltgenerator som blokkerer strålingen. Boområdet, lagertankene, luftfiltreringssenteret, mikrobølgevannutvinningsmodulen og hydrogenbrenselcellene er plassert i en underjordisk tunnel, noe som ytterligere beskytter astronautene mot stråling, klima og meteoritter.

Beskriv en dag på månen for astronautbesetningen i Moon Camp.

En astronauts dag i måneleiren starter rundt kl. 6 om morgenen og slutter rundt kl. 21 om kvelden. Timeplanen deres er modellert etter rutinene til astronautene som bor på den internasjonale romstasjonen. Beboerne i måneleiren får tre måltider om dagen og må trene to timer i den sentripetale romstasjonen med kunstig tyngdekraft. Å leve i et miljø med lav tyngdekraft skader bein- og muskelmassen din, med 1-2% av beinmassen din forverres på bare en måned. Ved å trene under jordiske gravitasjonsforhold forhindres langsiktig svekkelse av astronautenes kropper. I løpet av dagen arbeider besetningsmedlemmene i henhold til sitt ekspertiseområde, og forskerne overvåker prosjektene deres og analyserer dataene deres. Forskerne som har fått godkjent prosjektene sine til å gjennomføres i leiren, bruker tiden sin på å samle inn data om ernæring, helse, solsystemet, måneis, egenskapene til månejorda og mer. Besetningsmedlemmene drar på ekspedisjoner for å utforske og kartlegge måneoverflaten, i tillegg til å teste nye overflater og tunneler for å avgjøre i hvilken retning leiren skal utvides. Vedlikehold og konstruksjon utføres av menneskelige arbeidere sammen med de myke robotene, som er mye tryggere å arbeide i nærheten av fordi de består av ettergivende materialer og er fylt med luft i stedet for hardt metall som de fleste roboter. Tilbake i laboratoriet arbeider astronautene med prosjekter som for eksempel forskning på dampavleiringer i månejorda. Et eksempel på et forskningsprosjekt på leiren vår er en undersøkelse av den kjemiske sammensetningen av regolitt, som nylig har vist seg å inneholde mineralkorn i mikrometerstørrelse som er omsluttet av tynne amorfe kanter, noe som tyder på at den har vært utsatt for solvind. Foreløpig er det en misforståelse at amorfe kanter er et resultat av strålingsskader, men elektronmikroskopi viser at amorfe kanter består av dampavleiret materiale fra mikrometeorittnedslag på månen, og flere data vil bli samlet inn for å støtte disse nye observasjonene. I tillegg til å huse utstyr og forsyninger for å utføre forskning, huser laboratoriet melormbokser som gir en god kilde til næringsstoffer og protein. Beboerne i måneleiren kan bruke teleskopet som er bygget i laboratoriet, og se andre deler av solsystemet.



← Alle prosjekter