Team: Moon Gag

Kategori: 2. plass - ESAs medlemsstater 2. plass - ESAs medlemsstater Barcelona - Spania  I.E.A. Oriol Martorell

Prosjektbeskrivelse

2.1.a. Du er i ferd med å lande på månen. Du må ta noen avgjørelser om plasseringen av bosettingen din. Hvor vil du plassere tilfluktsstedet ditt på månens overflate?
Nær månepolene

2.1.b. Forklar ditt valg fra spørsmål 2.1.
Vi mener at den beste plasseringen bør ta hensyn til fire hovedaspekter: - mengden energi og hvordan den fordeles over tid, - synlighet med jorden for radiokommunikasjon, - variasjoner i overflatetemperaturen, - naturressurser for menneskelig overlevelse. Når vi analyserer alle disse aspektene, faller valget vårt på polene. Når det gjelder energi, vil polare steder som Shakelton-krateret (sørpolen) eller Philolaus-krateret (nordpolen) ha sollys i omtrent 80% av tiden (på ekvator ville vi ha 14 lyse dager etterfulgt av 14 mørke dager, med risiko for å gå tom for energi). Begge disse to kratrene har 100% synlighet, og det kan derfor opprettes kommunikasjon med Jorden i 100% av tiden. Et av målene med å etablere et Moon camp er observasjon av universet og kosmos (se avsnitt 5.1). Disse observatoriene vil være plassert på Månens bakside (ingen direkte kommunikasjon med Jorden), men vi vil opprette kommunikasjonsforbindelser mellom observatoriene og BaseCamp, og fra BaseCamp til Jorden. Når det gjelder temperaturregulering, er vårt forslag å bygge måneleiren under jorden (se avsnitt 2.2). Satellitter har oppdaget lavarør, som gir beskyttelse mot kosmisk stråling og meteoritter, og vil gjøre det mulig å unngå mye graving. Lavarør som hovedsakelig finnes rundt polene, har en svært stabil temperatur (fra -40 til -20). Dessuten er det også funnet vann (i fast form, is) der. Isvann er ganske dypt, men det er også lavarørene.

2.2.a. Hvor vil du bygge tilfluktsrommet: på overflaten eller under bakken?
Under jorden

2.2.b. Forklar ditt valg i spørsmål 2.2.
Vi mener at det er svært fordelaktig å bygge tilfluktsrommet under jorden av to hovedgrunner: - beskyttelse mot kosmisk stråling og meteoritter; - temperaturstabilitet. Å grave på månen ville ikke være en enkel oppgave, ettersom vi ville måtte ta med gravemaskinene fra jorden. Lavarør har imidlertid blitt oppdaget på månen av kunstige satellitter. Lavarørene kan være svært lange (hundrevis av kilometer) og svært brede (fra hundre meter til en kilometer). Temperaturen inni dem er svært stabil, i motsetning til utetemperaturene som varierer mellom -176 og +250 grader (avhengig av stedet: polene eller ekvator). De er rundt -40 grader, som er en temperatur som mennesker kan håndtere, med mye varme klær og med godt forberedte bygninger med vanlige varmeovner. Vårt forslag er å bygge tilfluktsrommet i et av disse lavarørene. På denne måten ville vi være veldig godt beskyttet mot kosmisk stråling og meteoritter, temperaturen ville være mye mer stabil og med "ikke for dårlige" områder, og vi kunne unngå en enorm gravejobb. Et av målene med å besøke månen er å observere universet og kosmos. Observatoriet vil bli plassert på Månens bakside, slik at det ikke blir forstyrrelser fra Jorden. Ulempen er at det ikke vil ha direkte kommunikasjon med jorden. Observatoriet vårt vil da være koblet til BaseCamp gjennom radiolinker og repeatere. Og det er BaseCamp som vil ha direkte kommunikasjon med Jorden.

3.1. Hva blir størrelsen på måneleiren din?
En veldig stor MoonCamp bruker mye energi til oksygenproduksjon, temperaturstabilisering, materialbruk osv. Dessuten vil måneleiren holde folk lenger enn ISS. Så vi planlegger en MoonCamp-størrelse som er komfortabel for astronautene. Størrelsene på de forskjellige delene av den planlagte MoonCamp er gitt i den skalerte 3D-modellen i Tinkercad. Den samlede leiren kan romme de forskjellige delene. De er - på overflaten: - to innganger (avsnitt 3.5); - solcellepanelene; - et stort drivhus; - under bakken: - kontroll- og kommandorom, inkludert energilagring og forbruk (batterier); - rørene/heisene som forbinder med utsiden; - oppholdsområdene, inkludert: o arbeidsområder (laboratorier, kontorer, vegetasjonstesting), o "rekreasjonsområder" (salong, kjøkken, treningsstudio og rekreasjon) o barnehage o soveområder. MoonCamp er en modulbasert løsning som enkelt kan utvides når som helst ved ankomst av nye astronauter.

3.2.a. Hvor mange mennesker vil måneleiren ha plass til?
Annen

3.2.b. Forklar ditt valg i spørsmål 3.2.
Vårt forslag om ikke å ha et stort team, fordi det er kostbart, men heller ikke et for lite team fordi det er flere ferdigheter som må dekkes. Vi vil starte med et sett på 5-6 astronauter. De bør inkludere en eller to leger, tre vitenskapelig-tekniske erfarne astronauter og en innen agronomi, for å dekke alle behovene i leiren. På denne måten kan de være trygge foran enhver motgang. Vi må også tenke på at det tar noen dager å reise til Månen, så teamet bør være selvforsynt. Vi mener at det er viktig at det er en lege til stede i måneleiren, selv om de har direkte kontakt med Jorden, så lenge det finnes måter å sende de medisinske testresultatene til Jorden slik at de kan bli diagnostisert, og Jorden kan foreskrive medisiner eller prosedyrer. Det er også viktig å ha dyktige folk innen tekniske og vitenskapelige aspekter for det daglige arbeidet med å planlegge, designe, bygge (selvsagt ved hjelp av roboter), reparere leiren, utføre vitenskapelige eksperimenter osv. Samtidig er vann og mat et viktig tema som må ivaretas under måneoppholdet. Derfor synes vi det er viktig å ha med en agronomingeniør (eller biolog eller agronomekspert). Legg merke til at vi bygger en modulær måneleir, slik at den i fremtiden lett kan skaleres opp for at flere mennesker kan bo på månen.

3.3.a. Hvilke lokale måneressurser vil du bruke?
-Vannis
-Regolitt (månejord)
-Sollys

3.3.b. Forklar ditt valg på spørsmål 3.3.
Sollys fanges opp gjennom solcellepaneler og lagres i batteripakker som hovedkilde til energi. Elektrisitet vil bli brukt til alt utstyr, lys og prosesser som krever energi. Det er viktig å bruke regolitten ettersom den inneholder over 40% oksygengass. Den inneholder også mer enn 20% silisium og 10% jern, materialer for konstruksjon med 3D-skrivere. Kalsium, aluminium og magnesium finnes også i regolitt og kan også brukes. Gassformig oksygen kan ekstraheres fra Regolith på fysisk/kjemisk vis og kondenseres med destillasjonsapparater for enkelt å oppbevare det i tanker. Siden oksygenkondensasjonstemperaturen er -182,95oC under normalt trykk, kan det flytende oksygenet i seg selv ved høyere trykk brukes til å kjøle ned mer oksygen. Lagret oksygen ved romtemperatur vil endres til gass. For den første iterasjonen vil flytende oksygen bli hentet fra Jorden eller vil bli oppnådd ved å kjøle oksygen med elektrisitet fra solcellepaneler. Takket være ISS vet vi at store mengder vann kan gjenbrukes ved hjelp av et resirkuleringssystem. Selv om 100% ikke er effektivt, vil en del av månevannet som finnes under bakken, også bli brukt. En av grunnene til at vi har valgt månens poler er på grunn av vannet som finnes i fast form. Vårt må være et bærekraftig prosjekt, som ikke stadig utvinner vann og oksygen for å opprettholde månens balanse. Vi vil ha alternative vann- og oksygenforsyninger: et resirkuleringssystem for vann, og spirulina-alger som er i stand til å generere nok oksygen til ett menneske i et rom på 8 kvadratmeter.

3.4. Forklar hvordan du planlegger å bygge prosjektet ditt på månen. Du bør inkludere informasjon om materialene og byggeteknikkene du planlegger å bruke. Fremhev de unike egenskapene ved designet ditt.
Først vil roboter bli sendt til Månen for å finne ut den optimale lokaliseringen der man skal begynne å bygge basen. Når en grunnleggende tilfluktsstruktur er ferdig, vil et romfartøy med mannskap bli sendt med en beboelig modul for å fortsette byggingen. Underjordiske beboelige områder vil i første omgang bli bygget ved hjelp av ferdigbygde moduler sendt fra Jorden. Når den første beboelige modulen er ferdig, vil den bli brukt som nødtilfluktsrom. Senere skal resten av prosjektet bygges. Når byggeprosjektet er fullført, skal roboter sendes til månens bakside for å velge et egnet sted for observatoriet. Repeatere vil bli installert for å sende lyd- og videosignaler tatt opp av teleskopene til basen. Basen vil bestå av to hovedområder, innsiden og utsiden: På utsiden vil det være inngangsparti, solcellepaneler og kommunikasjonsantenner, samt observatoriet. Selv om observatoriet ligger lenger fra basen, på den mørke siden av månen, kobles det til MoonCamp via repeatere. Ulike moduler vil utgjøre innsiden. To forskjellige innganger vil bli bygget som et sikkerhetstiltak. I tillegg vil det være et drivhus med flere planter for å skaffe oksygen og gi astronautene et variert og balansert kosthold. Rør vil koble drivhuset til en tank der oksygenet vil bli lagret og brukt i modulene etter behov. Det samme vil batteriene, vanntanken, som er koblet til vannresirkuleringssystemet, og en jumbo 3D-printer for å bygge nødvendige deler.

3.5. Beskriv og forklar utformingen av inngangen til din måneleir.
En viktig del av designet er inngangen. Inngangen må isolere utsiden med innsiden av Moon Camp, når det gjelder temperatur, luftsammensetning (oksygen) og lufttrykk. Dette er så viktig at vi foreslår redundans av sikkerhetsgrunner. Samtidig må den være godt beskyttet mot meteoritter. Vi foreslår et hvelv ytterst i inngangskjeden. Hvelvet vil være på utvendige forhold. Det vil beskytte en heis som vil være plassert på innsiden av hvelvet. Heisen vil fungere som det første dekompresjonstrinnet, hovedsakelig redundant og av sikkerhetsgrunner. Den skal ikke brukes under normale forhold. Astronauten vil gå inn i heisen fullt utstyrt slik den ville vært utenfor. Heisen vil gå ned til innsiden av leiren, gjennom et langt rør som kan være noen hundre meter, avhengig av lavarørets dybde. Vel nede i lavarøret vil det være et kammer med full dekompresjon, der astronauten vil være fullt påkledd eller avkledd med astronautdrakten. Dette er kammeret som skal være tilpasset helt innvendige eller utvendige forhold (avhengig av om astronauten skal inn eller ut). Også av sikkerhetsgrunner, med de ekstreme forholdene på Månen og dybden på lavarørene, bør det være to fullt forberedte innganger. I tilfelle en av inngangene blir skadet, vil astronautene kunne bruke den andre.

3.6. Forklar hvordan måneleiren beskytter astronautene.
Å bygge modulene under bakken gir astronautene beskyttelse mot strålingen. Stråling kan forårsake sterilitet eller kreft, så undergrunnen gir høy beskyttelse. Det beskytter også mot ekstreme temperatur- og trykkforhold. Overflatetemperaturen er ekstremt variabel (fra -150C eller -160C til omtrent 250C, selv om den er litt mer konstant ved polene enn ved ekvator), men 100 meter under bakken er mye mer stabil. Det har vist seg at temperaturen inne i lavarørene ligger mellom -10oC og -40oC. Et varmesystem ville heve den til en behagelig temperatur uten et stort energiforbruk. Et annet viktig spørsmål er trykket. De nesten vakuumaktige trykkforholdene på Månen ville ikke tillatt et menneske å leve i mer enn 8 sekunder. Blodårene våre ville eksplodere på omtrent 8 sekunder. Så trykket må reguleres til det tilsvarende trykket i jordatmosfæren. Inne i måneleiren vil vi også være beskyttet mot mulige meteorittnedslag, som er ganske hyppige.

3.7. Beskriv plasseringen og innretningen av sove- og arbeidsområdene.
Vi har designet en modulær struktur for 6 personer, som kan kopieres så mange ganger som nødvendig. Arbeidsområdet vil være i første etasje (eller første etasje), den største, og består av:

- Kontroll- og kommandoområde: Her skal kommunikasjonssenteret med Jorden være, inkludert styring av antennene på overflaten som har direkte forbindelse til bakkekontrollen på Jorden, og kontroll av de ulike delene og systemene i måneleiren (vannresirkulering, batterier, oksygentanker osv.).

- Laboratorium: Her skal vi utføre de ulike vitenskapelige eksperimentene, inkludert matvekstlaboratoriet, og behandle dataene vi samler inn;

- Et lager for oppbevaring av store mengder forsyninger som kan sikre et langt opphold i måneleiren. Andre etasje vil inneholde en gymsal, en stue, et kjøkken og en barnehage (som i fremtiden kan inneholde en robotoperasjonsstue). Skap vil bli brukt til å oppbevare lettere gjenstander, for å unngå at de flyter på grunn av den lave tyngdekraften. Borrelåsstropper, som i ISS, vil også bli brukt. Soveområdet vil være i tredje etasje med soverom (ett for hver astronaut, ettersom vi planlegger lange opphold på Månen) og to bad.

4.1. Beskriv hva som vil være strømkilden for tilfluktsrommet.
Den viktigste energikilden vil være solenergi. En av de viktigste grunnene til å være lokalisert ved månens poler er nettopp solenergien (se avsnitt 2.1). Månepolene har mellom 80 og 100% sollys, avhengig av breddegraden og høyden til det nøyaktige punktet på Månen. Dette er en stor fordel ved å befinne seg ved polene. Vi vil dekke utsiden av måneleiren med solcellepaneler. Antallet solcellepaneler vil avhenge av antall personer i leiren. Som nevnt i avsnitt 3.2 vil vi starte med et sett på 5 eller 6 astronauter. Hele leirstrukturen vil være modulær, og det vil også solcellepanelene være, ettersom antall solcellepaneler kan skaleres som en funksjon av antall personer i leiren. Panelene vil bli kontrollert fra kontrollrommet inne i leiren, slik at de kan rettes mot solen hele tiden (som solsikker) og samle inn så mye energi som mulig. Batteriene vil bli plassert under bakken inne i lavarørene. Batterier har en tendens til å være veldig store, men det er ingen plassproblemer ettersom lavarørene er veldig brede og ekstremt lange. Batteriene vil også være inne i et rom av temperaturhensyn.

4.2. Beskriv hvor vannet skal komme fra.
Takket være ISS vet vi at en stor mengde vann (~97%) kan gjenbrukes ved hjelp av et resirkuleringssystem. Det er imidlertid ikke 100% effektivt, så en del av månevannet, som finnes under bakken, vil også være nødvendig. En av grunnene til at vi har valgt månepolene er på grunn av vannet som finnes i fast form, is (forklart i avsnitt 2.1). Vi vil plassere en vanntank i nærheten av batteriene og ved siden av tanken til vannresirkuleringssystemet. Imidlertid, som nevnt i forskjellige seksjoner, ønsker vi å bygge et bærekraftig prosjekt, derfor har vi til hensikt å bruke månevannet så lite som mulig. Vi kan ikke stadig utvinne vann uten å påvirke månens balanse. Derfor er det grunnleggende med et vannresirkuleringssystem først, og en alternativ vannforsyning. Sannsynligvis må vi ta med vann fra Jorden hver gang vi har et romfartøy fra Jorden som også tar med seg litt fot og forsyninger (materiale osv.).

4.3. Beskriv hva som vil være matkilden.
Med det selvbærende prosjektet i tankene, tror vi at den viktigste matkilden bør være fra matvekstkammeret som bygges i måneleiren. Den viktigste typen mat som dyrkes i matvekstkammeret vil være grønnsaker (selv om man også kan tenke seg insekter). Kjøttet som er strengt nødvendig (i tilfelle mangel på proteiner fra de mulige plantene som vil kunne vokse), må hentes fra jorden. Fra jorden må vi ta med frøene eller kanskje til og med plantene for å sikre at de vokser og vokser raskere. Matvekstkammeret vil være plassert nær overflaten. Årsaken er å prøve å bruke sollyset direkte så mye som mulig. Det vil ha et omvendt og gjennomsiktig hvelv for å samle sollyset. Det vil imidlertid også ha et deksel rett ved måneoverflaten i tilfelle meteoritter.

5.1. Hva ønsker du å studere på månen?
Vi ønsker å bruke månen til følgende formål:

- Observasjon av universet og kosmos fra månens bakside. Månens bakside er et perfekt sted for observasjoner av kosmos fordi den ikke er lysforurenset og ikke har noen atmosfære, sammenlignet med observasjoner fra jorden.

- Vitenskapelige eksperimenter: Det finnes en rekke eksperimenter som kan utføres på Månen (akkurat som på ISS), på grunn av de forskjellige forholdene på Månen sammenlignet med Jorden, som for eksempel mye lavere tyngdekraft. Vi kan gjøre eksperimenter på menneskekropper (enda en grunn til at det er interessant å ha med en lege i teamet), eller på planter.

- Plattform for utenomjordiske reiser: Månen er en perfekt trampoline for utforskning av andre planeter i solsystemet, som for eksempel Mart. Siden tyngdekraften bare er en sjettedel av Jordens, kan større romfartøyer enkelt skytes opp fra Månen med mindre energiforbruk. Det pågår allerede undersøkelser for å kunne skyte opp romfartøyer ved hjelp av elektrisk fremdrift, og noen tester er allerede gjennomført.

- Turisme: I fremtiden kan månen bli brukt som et turistmål. ISS er allerede i ferd med å bli klargjort for å kunne ta med turister om bord. På samme måte kan Månen også bli et turistmål som kan besøkes for fornøyelsens skyld. Turistene må imidlertid gjennomgå en grundig opplæring på forhånd, og de må vise stor respekt for det arbeidet som utføres i måneleiren under besøket. Vi må påpeke at dette vil bli en svært kostbar ferie!

Prosjektene opprettes av teamene, og de tar det fulle ansvaret for det delte innholdet.