moon_camp

Moon Camp Pioneers Galeria 2020-2021

W Moon Camp Pioneers misją każdego zespołu jest zaprojektowanie w 3D kompletnego Moon Camp przy użyciu Fusion 360. Muszą również wyjaśnić, jak wykorzystają lokalne zasoby, ochronią astronautów przed niebezpiecznymi warunkami panującymi w przestrzeni kosmicznej oraz opiszą pomieszczenia mieszkalne i robocze.

Zespół: Lichtenbergonauten

Georg-Christoph-Lichtenberg-Schule  Kassel    Niemcy 18

Zewnętrzna przeglądarka dla projektu 3d

Opis projektu

LunEx to jedna z pierwszych księżycowych osad ludzkości. Będzie to placówka ludzkości, wyznaczająca nowe standardy w dziedzinie nauki i eksploracji. Baza będzie domem dla załogi 6 astronautów, którzy będą prowadzić eksperymenty naukowe w unikalnym środowisku Księżyca. Te eksperymenty utorują drogę wszystkim przyszłym eksploracjom kosmosu, dlatego budowa bazy księżycowej takiej jak LunEx jest kluczowa dla wydatków ludzkości poza Ziemią.
LunEx został zaprojektowany jako innowacyjny i jednocześnie realistyczny. Oznacza to, że jesteśmy przekonani o technicznej możliwości zbudowania bazy podobnej do LunEx w bardzo bliskiej przyszłości, a wszystko to przy użyciu technologii i prototypów, które są dostępne już dziś. Aby jeszcze bardziej spełnić standard realistycznej budowy, ogólny projekt jest kompaktowy, ale praktyczny. Jako jedna z pierwszych baz księżycowych, LunEx nie ma być futurystycznym miastem księżycowym, ale raczej funkcjonalną placówką naukową. Z tego też powodu nie zamierzamy prowadzić stałej działalności bazy, lecz misje nie dłuższe niż sześć miesięcy. Astronautami będą głównie naukowcy i inżynierowie, którzy rotacyjnie będą odbywać misje podobnie jak w przypadku Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Wartość tych badań jest bez wątpienia ogromna.
Układ bazy składa się z łatwych do zbudowania modułów, które są połączone krótkimi tunelami. Wszystkie podstawowe zasoby, których potrzebuje załoga, są obfite na Księżycu, a LunEx zapewnia wszystkie technologie pozwalające na ich efektywne wykorzystanie.

Gdzie chcesz zbudować swój Moon Camp?

LunEx Basecamp zostanie zbudowany w dolinie krateru Peary, na księżycowym biegunie północnym. Krater Peary zapewnia wiele korzystnych cech geograficznych, co czyni go doskonałym wyborem na przyszłą bazę księżycową. Jedną z kluczowych zalet jest istnienie w kraterze zarówno niemal stałych obszarów światła, jak i cienia, ze względu na jego ekstremalne położenie na biegunie oraz nierówne góry na krawędzi, które stale osłaniają pewne obszary przed światłem słonecznym. Ta unikalna dwoistość właściwości jest bardzo pożądana, ponieważ baza księżycowa będzie miała segmenty, które działają tylko w świetle słonecznym lub cieniu w szczytowym momencie (np. system fotowoltaiczny potrzebuje stałej ekspozycji na światło), podczas gdy obszary cienia ograniczają ilość szkodliwego promieniowania słonecznego, którego doświadczą astronauci. Ponadto zakłada się, że w tych obszarach stałego cienia występuje lód wodny, który jest kluczowy dla przetrwania astronautów.
Ponadto krater jest duży o średnicy prawie 80 km i jest stosunkowo płaski - oba czynniki są potrzebne do skutecznego zbudowania funkcjonalnej bazy.

Jak planujesz zbudować swój Moon Camp? Opisz techniki i materiały, których byś użył.

Głównym materiałem do budowy LunEx będzie stop aluminium z miedzią, ponieważ jest on lekki i stosunkowo wytrzymały, a jednocześnie łatwy w obróbce. Ze względu na te doskonałe właściwości, jest on już często wykorzystywany w przemyśle kosmicznym. Do wszystkich obiektów, które nie muszą być tak mocne, jak np. meble, użyjemy tworzyw sztucznych ABS. Celowo odrzuciliśmy pomysł wykorzystania regolitu jako materiału budowlanego, ponieważ jego produkcja byłaby skomplikowana, a zużycie energii zbyt wysokie.
Zaletą budowania na Księżycu jest to, że ze względu na niską grawitację, konstrukcje mogą być mniej wytrzymałe niż na Ziemi, więc budowa i transport są łatwiejsze.
LunEx ma składać się z trzech głównych kopuł, które są połączone krótkimi tunelami. Kształt kopuły jest najlepszy, biorąc pod uwagę dużą różnicę ciśnień z zewnątrz. Jeśli astronauci będą chcieli wyjść z bazy, zrobią to wchodząc w skafandry kosmiczne przymocowane do wewnętrznej strony jednej z trzech śluz powietrznych. Śluzy są tam na wszelki wypadek, gdyż wyciek może być śmiertelnie niebezpieczny.

Montaż będzie odbywał się etapami. Wszystkie główne części zostaną wstępnie skonstruowane na Ziemi i wysłane wcześniej na lądowisko. Zadaniem pierwszej załogi będzie złożenie tych części w całość. Główną korzyścią jest tutaj to, że montaż jest stosunkowo łatwy i można ograniczyć kosztowną konserwację, części mogą być produkowane z bardzo wysoką jakością na Ziemi.

Środowisko na Księżycu jest bardzo niebezpieczne dla astronautów. Wyjaśnijcie, jak Wasz Moon Camp będzie ich chronił.

Księżyc to niebezpieczne miejsce dla każdego żywego organizmu. Obecność człowieka nieuchronnie wiąże się z ryzykiem dla samopoczucia astronautów, jednak konstrukcja LunExu drastycznie je zmniejsza. Istnieją dwa duże zagrożenia, które są stale obecne - promieniowanie i pył. Najbardziej niebezpieczna forma promieniowania pochodzi ze Słońca i może spowodować znaczne szkody dla zdrowia astronauty w postaci raka lub w ekstremalnych ilościach, jak podczas erupcji słonecznej, śmiertelną chorobę popromienną. Unikamy tego problemu budując LunEx w miejscach wiecznego cienia w kraterze Peary, blokując w ten sposób wszystkie cząstki radioaktywne. Istnieje jednak również kosmiczne promieniowanie tła, które jest mniej szkodliwe, ale stałe. Podczas sześciomiesięcznego pobytu efekt ten nie powinien być zbyt dotkliwy dla astronautów, ale dla pewności osłoniliśmy LunEx grubą warstwą ciekłej wody pomiędzy wewnętrznym a zewnętrznym kadłubem. Woda ma doskonałe właściwości izolacyjne, co znacznie zmniejszy dawkę promieniowania dla astronautów.
Innym stałym zagrożeniem jest pył elektrostatyczny. Ze względu na swój ładunek przywiera on do praktycznie wszystkich przedmiotów i może zniszczyć urządzenia elektryczne. Aby temu zapobiec, zaprojektowaliśmy naszą bazę tak, aby żaden pył nie dostał się do środka. Osiągamy to dzięki temu, że skafandry kosmiczne są zamontowane na zewnętrznej ścianie, co oznacza, że astronauci muszą wchodzić do nich od wewnątrz. W ten sposób następuje czysta separacja i urządzenia techniczne w bazie nie zostaną zanieczyszczone.
Dwa kolejne zagrożenia, które występują nieregularnie i są trudne do przewidzenia to meteory i ogień. Duże meteory można z wyprzedzeniem wykryć. Jeśli uderzenie jest prawdopodobne, nie ma innej opcji niż ewakuacja bazy poprzez lot powrotny na orbitę lub ziemię zawsze zatankowanym lądownikiem księżycowym. Małe meteory są mało prawdopodobne do wykrycia, więc nasz kadłub jest zaprojektowany tak, aby wytrzymać ewentualne uderzenia. Dwuwarstwowy kadłub jest, specjalnie zbudowany, aby powstrzymać to zagrożenie. Zewnętrzny kadłub pochłonie dużą część energii kinetycznej meteoru, ale pęknie. W ten sposób sam meteor rozpadnie się na wiele mniejszych części, które następnie zostaną spowolnione przez wodę znajdującą się pomiędzy warstwami. W przypadku uderzenia, baza wykryje uderzenie przez spadek ciśnienia wody i zamknie całą wodę do zbiornika, aby jej nie stracić. Po naprawieniu przecieku, można ponownie podnieść ciśnienie.
W końcu ogień jest śmiertelnym zagrożeniem także w kosmosie. Gaśnice są pod ręką na całej stacji, ale jest jeszcze jedna pomysłowa funkcja bezpieczeństwa. Czujniki dymu mogą wykryć, w którym pomieszczeniu jest pożar i uruchomią tryskacz wodny w suficie, zwiększając użyteczność konstrukcji kadłuba.

Wyjaśnij, w jaki sposób twój Moon Camp zapewni astronautom:
Woda
Żywność
Energia elektryczna
Air

Woda będzie wydobywana za pomocą nowej technologii Aqua Factorem, wynalezionej przez Philipa Metzgera. Jej idea polega na tym, że małe ziarna mieszanych materiałów będą nabierane, a następnie oddzielane. Ziarna lodu zostaną następnie oczyszczone i stopione, aby uzyskać ciekłą wodę. Te ziarna lodu są rozsiane po całej powierzchni Księżyca, ale my użyjemy maszyny obok dużych złóż lodu wodnego, które jak się zakłada występują w kraterze Peary. W ten sposób można drastycznie zwiększyć wydajność, ale nawet jeśli dotarcie do pokrywy lodowej się nie uda, to podstawowe źródło wody jest nadal obecne. Baza jest połączona rurami z maszyną Aqua Factorem, a gdy woda dotrze do bazy, jest przechowywana w zbiorniku, a ten w kadłubie. Aby mieć pewność, że nie zamarznie i ewentualnie nie uszkodzi struktury bazy, jest stale podgrzewana. Recykling wody i tlenu będzie podobny do tego, jak obecnie odbywa się to na ISS.

Aby być jak najbardziej samowystarczalnym, LunEx będzie uprawiał własną żywność przy użyciu aeroponiki wysokociśnieniowej (HPA). Metoda ta działa poprzez tworzenie małych kropli mgły w wysokim ciśnieniu, które są wykorzystywane do uprawy roślin. Innowacyjna konstrukcja ma te zalety, że rośliny będą rosły bardzo szybko i będą miały doskonałe natlenienie. Dzięki temu uzyskuje się lepszy skład odżywczy. Ponadto, liczne rośliny są kompatybilne, co zwiększa różnorodność w diecie astronauty. Co więcej, łatwo jest rozszerzyć pojemność farmy. Ogólna elastyczność ma kluczowe znaczenie dla powodzenia misji księżycowej. Pomimo niezliczonych korzyści płynących z samowystarczalnego zaopatrzenia w żywność, rośliny nie są w stanie zaspokoić wszystkich potrzeb żywieniowych załogi, dlatego część żywności musi być sprowadzana z Ziemi, aby zapewnić zdrowy skład minerałów i witamin.

Energia elektryczna pochodzi ze zwykłych fotowoltaicznych paneli słonecznych. Zostaną one umieszczone w miejscach stałego nasłonecznienia w kraterze Peary i połączone kablem z bazą w stałym cieniu. Stałe źródło światła powinno sprawić, że duże baterie staną się przestarzałe, ale to, czy te obszary są wystawione na działanie słońca także podczas księżycowej nocy, jest jeszcze przedmiotem dyskusji. Tak więc pierwszą misję rozpoczniemy w księżycowe lato, a bazę porzucimy po sześciu miesiącach. Jeśli prawdą jest, że istnieje stała ekspozycja na światło słoneczne, baza mogłaby być aktywna przez cały czas. Dla podtrzymania działania będzie tam mały akumulator.
Innym zasobem jest paliwo rakietowe. Wytwarzając paliwo na Księżycu, możemy wykorzystać dodatkową ładowność rakiety na więcej materiałów. Użyjemy rakiety z napędem wodorowym. Wodór można łatwo pozyskać poprzez elektrolizę wody. W połączeniu z tlenem mamy wszystkie składniki do napędzania silnika rakiety.

Tlen nie będzie sprowadzany z Ziemi, ale pozyskiwany z regularnego regolitu na Księżycu za pomocą In-situ resource utilization, pomysłu zaproponowanego przez stażystę ESA Sebastiana Rohde. Działa on poprzez zastosowanie specjalnej formy elektrolizy z użyciem cieczy jonowych, które pozostają płynne w przestrzeni kosmicznej. Zaletą tej nowoczesnej technologii jest to, że jest ona wielokrotnego użytku, a także działa w niskich temperaturach. Fakt, że regolit jest obfity na Księżycu oznacza, że można zagwarantować stałe dostawy tlenu. Po przetworzeniu tlen zostanie zmieszany z dwutlenkiem węgla w bazie, aby nie ryzykować wybuchu. Kiedy stężenie CO2 stanie się zbyt wysokie, może być po prostu wywietrzone z bazy.

Wyjaśnij, jaki byłby główny cel Twojego Moon Camp (na przykład: cele komercyjne, naukowe i/lub turystyczne).

Baza LunEx będzie jedną z pierwszych, które zostaną zbudowane na Księżycu. Z tego powodu jej głównym celem jest służyć jako model dla przyszłych form obecności człowieka w przestrzeni kosmicznej, a także do przeprowadzania różnych eksperymentów naukowych. Zarówno mikrograwitacja, jak i sam Księżyc są doskonałymi obiektami do eksperymentowania, dostarczającymi cennych nowych spostrzeżeń i technologii do wykorzystania zarówno w przestrzeni kosmicznej, jak i na Ziemi.
Podjęcie tak dużego przedsięwzięcia służy także innemu celowi. Wierzymy, że jest to konieczne dla ludzkości, aby rozszerzyć swoją obecność poza granice Ziemi. W rzeczywistości jest to kluczowe dla zapewnienia naszego przetrwania jako gatunku, jeśli życie na Ziemi stanie się niemożliwe z powodu zmian klimatycznych, wojny, technologii, itp. Baza LunEx nadal będzie zależna od stałego źródła wsparcia z Ziemi, ale jej celem nie jest koniec, a raczej krok w kierunku budowy ludzkiej cywilizacji w kosmosie.

Opiszcie dzień na Księżycu dla waszej załogi astronautów z Moon Camp.

Typowy dzień dla astronautów rozpocznie się rano, gdy wszyscy sześciu członków załogi obudzi się w tym samym czasie. Zmiany w pracy są celowo unikane, ponieważ posiadanie większej liczby osób wokół znacząco poprawia samopoczucie psychiczne astronautów. Jedynie w przypadku eksperymentu wymagającego stałego nadzoru, zmiany będą planowane w miarę potrzeb. Najpierw wszyscy astronauci zjedzą wspólnie śniadanie. Jedzenie będzie częściowo wykonane samodzielnie z farmy aeroponicznej w bazie, a częściowo przywiezione z Ziemi, aby zapewnić zdrowe dostawy ważnych składników odżywczych, których nie można zebrać z farmy. Podczas jedzenia śniadania, kontrola misji na Ziemi poinformuje załogę o planie dnia. W typowym dniu będzie prawdopodobnie kilka eksperymentów do przeprowadzenia i jedna praca konserwacyjna dla bazy. W tym przykładzie astronauci będą próbować sposobów na uczynienie regolitu żyznym. Taki duży eksperyment może być przeprowadzony tylko na Księżycu i dostarcza cennych informacji dla przyszłych kolonii na Księżycu lub Marsie. Ponadto, dwóch inżynierów wyruszy poza bazę, aby sprawdzić i ewentualnie naprawić panel słoneczny, który nie wytwarza energii elektrycznej. Wejdą oni w swoje kombinezony kosmiczne przymocowane do bazy i przejdą wzdłuż kabla, który prowadzi z cienia, gdzie znajduje się LunEx, do zawsze oświetlonych słońcem obszarów krateru Peary, gdzie znajdują się panele. Przez cały dzień załoga będzie na zmianę ćwiczyć w siłowni, aby zapobiec negatywnemu wpływowi mikrograwitacji na organizm. Po zakończeniu pracy w danym dniu, załoga spotyka się ponownie, aby wspólnie zjeść obiad. Po nim jest trochę czasu wolnego, aby zadzwonić do rodziny i przyjaciół na Ziemi, zagrać w kilka gier z innymi astronautami lub po prostu obserwować księżycowy krajobraz przez jedno z grubych okien Perspex. Na zakończenie dnia wszyscy astronauci zbierają się w sali sypialnej, aby uzyskać trochę ciężko zasłużonego odpoczynku po ciężkim, ale znaczącym dniu na Księżycu.



← Wszystkie projekty