moon_camp
odkrycie interaktywny obraz

Galeria projektów Moon Camp Pioneers 2022 - 2023

 

W Moon Camp Pioneers zadaniem każdego zespołu jest zaprojektowanie w 3D kompletnego obozu księżycowego przy użyciu wybranego oprogramowania. Muszą również wyjaśnić, w jaki sposób będą wykorzystywać lokalne zasoby, chronić astronautów przed niebezpieczeństwami w kosmosie i opisać obiekty mieszkalne i robocze w swoim obozie księżycowym.

Aphrodite

Krajowa Wyższa Szkoła Informatyki im. Tudora Vianu  Bukareszt - dzielnica 1    Rumunia 16, 17   5 / 5 Angielski
Oprogramowanie do projektowania 3D: Fusion 360


Zewnętrzna przeglądarka dla projektów 3D


1.1 - Opis projektu

Projekt Aphrodite to miejsce badań naukowych zlokalizowane na południowym biegunie Księżyca, w pobliżu centrum jednego z 4000 kraterów.
Nasza baza została zaprojektowana w taki sposób, aby była łatwa w montażu i rozbudowie. Główna struktura składa się z dwóch pięter, z których każde składa się z kilku sześciokątnych komórek umieszczonych obok siebie - komórek, które można układać w stosy i łączyć ze sobą. Są one osłonięte szklaną kopułą. Mamy szklarnię do uprawy niezbędnych roślin, które zapewnią naszym astronautom przetrwanie, a także łaziki pomagające mieszkańcom Księżyca.

1.2 - Dlaczego chcesz zbudować obóz księżycowy? Wyjaśnij główny cel swojego obozu księżycowego (na przykład cele naukowe, komercyjne i/lub turystyczne).

Naszym głównym celem jest pokazanie, że ludzie mogą spędzić całe życie na satelicie Ziemi, a także ułatwienie badań naukowych. Ponieważ Księżyc nigdy nie podlegał wietrzeniu i erozji, zachowały się na nim dowody początków ewolucji Układu Słonecznego, które staramy się zrozumieć. Co więcej, nasz naturalny satelita jest odskocznią do dalszych przedsięwzięć. Budowa infrastruktury na Księżycu ułatwi podróże do miejsc takich jak Mars.

2.1 - Gdzie chcesz zbudować swój Księżycowy Obóz? Wyjaśnij swój wybór.

Po wzięciu pod uwagę zarówno wydajności, jak i bezpieczeństwa astronautów, doszliśmy do wniosku, że najkorzystniejszą lokalizacją dla naszej bazy księżycowej będzie krater Shackleton. Z basenem o głębokości ponad 12 km i średnicy 20 km, krater ten znajduje się na obrzeżach basenu bieguna południowego-Aitken. Pomimo niepozornego wyglądu, ma on wiele zalet, takich jak dychotomia między częściami krawędzi krateru, które cieszą się niemal całorocznym nasłonecznieniem, a dnem krateru, które jest zawsze ciemne. Dalsze badanie jego właściwości może dostarczyć przydatnych danych na temat wnętrza Księżyca.

2.2 - Jak zamierzasz zbudować swój księżycowy obóz? Zastanów się, jak możesz wykorzystać naturalne zasoby Księżyca i jakie materiały musiałbyś przywieźć z Ziemi. Opisz techniki, materiały i swoje wybory projektowe.

Podstawa wykonana jest z wydrukowanych w 3D komórek, które można z łatwością przenosić i łączyć ze sobą. Inspiracją dla ich sześciokątnego kształtu była struktura plastra miodu, która jest najsilniejszym kształtem, dlatego jest tak powszechna w naturze. Jest on w stanie utrzymać duży ciężar, nie zajmując przy tym dużo miejsca (zgodnie z założeniem plastra miodu). Komórki mają księżycowy beton jako surowiec. Jest to kruszywo podobne do betonu, nieporowate, wytrzymałe i niewymagające wody, której na Księżycu brakuje. Co więcej, jest mocny, trwały i ma świetne właściwości ekranujące. Można również użyć produktów szklanych, a żelazo i nikiel mogą służyć jako przewodniki elektryczne. Jeśli chodzi o sprzęt, będziemy używać urządzeń do usuwania zanieczyszczeń niezbędnych do wykopywania siedlisk, a także do transportu surowców do miejsc wytapiania lub produkcji oraz usuwania odpadów.

2.3 - W jaki sposób obóz księżycowy chroni i zapewnia schronienie astronautom przed surowym środowiskiem Księżyca?

Zakotwiczona w podłożu skalnym, zewnętrzna kopuła ze szkła typu S o grubości od dwóch do trzech metrów chroni pomieszczenia, szklarnię, zbiorniki O2, H2O i H2, zbudowane przez maszyny bez uciekania się do ludzkiej kontroli. Wspomniane szkło jest produkowane warstwowo, aby umożliwić kontrolę naprężeń termicznych. Przez cały czas co najmniej jeden członek załogi jest przytomny, a wszystko jest ściśle monitorowane w sposób ciągły. Wszystkie czynności konserwacyjne są również wykonywane autonomicznie. W przypadku jakiegokolwiek naruszenia obowiązują ścisłe protokoły bezpieczeństwa.

3.1 - W jaki sposób obóz księżycowy zapewni astronautom zrównoważony dostęp do podstawowych potrzeb, takich jak woda, żywność, powietrze i energia?

W kraterach, gdzie nie dociera światło, znajdują się złoża lodu - będzie to nasze główne źródło wody. Łazik zostanie wysłany w celu wydobycia i zebrania lodu, który następnie zostanie stopiony za pomocą pieców. Będziemy również ponownie wykorzystywać wodę z moczu, potu i powietrza. Będzie ona wolna od bakterii dzięki nowej technologii oczyszczania opartej na jonach srebra.
Po eksperymentach przeprowadzonych przez zespół naukowców z University of Florida stwierdzono, że pomimo różnic między regolitem a ziemską glebą - z jej ostrymi cząstkami i brakiem materiału organicznego - gleba księżycowa może być rzeczywiście wykorzystywana do uprawy roślin. Dlatego możliwe jest uprawianie większości rodzajów ziół i warzyw w celu zapewnienia zrównoważonej diety. W nagłych wypadkach zawsze będziemy mieli zapas żywności w naszych magazynach.
Chociaż na początku będą musieli korzystać ze sprężonego powietrza przywiezionego z Ziemi, jest to zbyt kosztowne, aby mogli to zrobić przez resztę użytkowania osady. Wodór można znaleźć w lodzie obecnym w głębokich kraterach, a następnie wykorzystać do elektrolizy wody w celu uzyskania tlenu. Chlorella Vulgaris, gatunek mikroalg, może być również potencjalnie wykorzystywany do produkcji tlenu.
Podstawowym źródłem zasilania są panele słoneczne. Będą one generować prąd stały. Światło słoneczne dociera do nich bardziej efektywnie niż na Ziemi, ze względu na stale czyste niebo księżycowe. Aby móc korzystać z energii elektrycznej w nocy, panele słoneczne będą ładować akumulatory w ciągu dnia. Możemy również wykorzystać księżycowy regolit do magazynowania ciepła. Chociaż jest to dość kosztowne, hel-3, który występuje obficie na Księżycu, jest w stanie napędzać nieradioaktywne reakcje fuzji jądrowej, które wytwarzają duże ilości wydajnej energii.

3.2 - Jak twój obóz księżycowy poradzi sobie z odpadami wytwarzanymi przez astronautów na Księżycu?

Zamierzamy pozbyć się odpadów astronautów w efektywny sposób. Projekt OSCAR jest rozwiązaniem, na które się zdecydowaliśmy. Jego celem jest przekształcenie śmieci i ludzkich odpadów w syngaz, połączenie użytecznych gazów, takich jak metan, wodór i dwutlenek węgla. Technologia ta polega na przetwarzaniu małych kawałków odpadów w reaktorze wysokotemperaturowym, umożliwiając ponowne wykorzystanie wyrzuconych materiałów podczas długotrwałych, głębokich misji kosmicznych. Proces ten ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia systemu zamkniętej pętli dla ludzkich lotów kosmicznych, ponieważ pozwala na zmniejszenie wymagań logistycznych i umożliwia ponowne wykorzystanie materiałów.

3.3 - W jaki sposób obóz księżycowy będzie utrzymywał łączność z Ziemią i innymi bazami księżycowymi?

Istnieje kilka sposobów na utrzymanie łączności z Ziemią i innymi bazami na Księżycu. Najlepszym sposobem jest komunikacja laserowa, ponieważ wiązki laserowe są bardziej skupione i wymagają mniej energii do przenoszenia informacji na duże odległości. Technika ta została przetestowana przez NASA Lunar Laser Communications Demonstration, uznając ją za wykonalną. Innym sposobem jest bezpośrednia komunikacja za pomocą fal radiowych. Jest to praktyczny sposób, ponieważ NASA Deep Space Network ma trzy anteny wokół Ziemi, które odbierają i wysyłają wiadomości do bieguna południowego Księżyca. Anteny te znajdują się w Kalifornii, Hiszpanii i Australii. Wreszcie, zamierzamy wykorzystać satelity, ponieważ mogą one zapewnić nieprzerwaną komunikację, obsługiwać duże ilości danych i przesyłać sygnały w czasie rzeczywistym.

4.1 - Na jakim temacie naukowym (tematach naukowych) skupią się badania w twoim obozie na Księżycu? Wyjaśnij, jakie eksperymenty planujesz przeprowadzić na Księżycu (na przykład w zakresie geologii, środowiska o niskiej grawitacji, biologii, technologii, robotyki, astronomii itp.)

Aby opracować zrównoważone systemy podtrzymywania życia dla ludzkiej eksploracji Księżyca, konieczne jest przeprowadzenie niezbędnych badań bioreaktorów. Bioreaktory to systemy o obiegu zamkniętym, które wykorzystują procesy biologiczne do produkcji tlenu i żywności dla astronautów przy jednoczesnym recyklingu odpadów. Precyzyjna kontrola temperatury, wilgotności i poziomu składników odżywczych ma kluczowe znaczenie dla wydajności bioreaktora, a eksperymenty mające na celu optymalizację tych zmiennych w środowisku księżycowym mogą poprawić ich wydajność.

Planujemy również zbadać, w jaki sposób moglibyśmy wyhodować kolonię pszczół. Ponieważ owady te są najważniejszymi zapylaczami na świecie, rozsądne jest założenie, że mogą one odegrać kluczową rolę w ustanowieniu zrównoważonego rolnictwa dla przedłużonych misji kosmicznych. Podczas gdy pszczoły miodne są niezdolne do latania w ciśnieniu atmosferycznym poniżej około 66,5 kilopaskali, badanie przeprowadzone przez naukowców z University of Guelph w Ontario wykazało, że trzmiele wschodnie (Bombus impatiens) mogą nadal skutecznie zapylać przy 52 kilopaskalach - zalecanym przez NASA ciśnieniu dla szklarni pozaziemskich (jest ono łatwiejsze do utrzymania niż 101 kilopaskali występujących na poziomie morza na Ziemi, ale wystarczające do rozwoju roślin). Dlatego też będziemy starali się zabrać ze sobą wspomniane trzmiele. Być może z ich pomocą w niedalekiej przyszłości uda nam się położyć podwaliny pod prawdziwy ekosystem na Księżycu.

5.1 - Co uwzględniłbyś w programie szkolenia astronautów, aby pomóc im przygotować się do misji na Księżycu?

Oprócz instruowania astronautów na temat skomplikowanych i specjalistycznych pojazdów latających, sprzętu i skafandrów, trenerzy muszą stworzyć symulację warunków pracy w mikrograwitacji, aby upewnić się, że astronauci są odpowiednio przygotowani. Aby zapobiec chorobie lokomocyjnej wywołanej podczas startu i lądowania wahadłowca, astronauci-piloci trenują w samolocie odrzutowym Gulfstream, specjalnie zmodyfikowanym w celu symulacji wibracji, dźwięków i widoków. Jeśli chodzi o dostosowanie się do rzeczywistego stylu życia na Księżycu, astronauci przechodzą przez symulatory, które mogą zmieniać temperaturę od -20 stopni Celsjusza do 60 stopni, a także takie, które są w stanie generować ciśnienie sześciokrotnie wyższe niż standardowe ciśnienie atmosferyczne (co odpowiada głębokości 60 metrów w wodzie morskiej), a nawet mogą odtworzyć warunki ciśnienia na wysokości 100 000 stóp, co jest często uważane za próg przestrzeni kosmicznej. Co więcej, symulatory suchej flotacji mogą replikować mikrograwitację, a astronauci przechodzą szkolenie w wirówkach i symulatorach opartych na wirówkach, aby zwiększyć ich zdolność do wytrzymywania sił G. Astronauci ćwiczą spacery kosmiczne pod wodą w dużym basenie. Spędzają od 7 do 10 godzin pod wodą na każdą godzinę, którą spędzą spacerując w przestrzeni kosmicznej.

5.2 - Jakich pojazdów kosmicznych będzie potrzebować twoja przyszła misja na Księżyc? Opisz pojazdy znajdujące się w twoim Moon camp i zastanów się, w jaki sposób będziesz podróżować na i z Ziemi oraz odkrywać nowe miejsca na powierzchni Księżyca.

W naszej osadzie na Księżycu mamy wiele łazików. Są one wykonane z aluminium i mają trzy koła dla lepszej stabilności. Kokpit jest wykonany w całości ze szkła, aby zapewnić kierowcy pełną widoczność. Dodatkowo nasze łaziki posiadają przystawkę wiertniczą, której celem jest pobieranie próbek naukowych, które będą dalej analizowane przez naukowców w obozie. Podróżowanie na Ziemię i z powrotem będzie odbywać się za pomocą zaawansowanych statków kosmicznych. Będą one musiały posiadać następujące elementy: aerodynamiczną konstrukcję, modułową budowę zapewniającą elastyczność w projektowaniu, osłony termiczne chroniące przed ciepłem i uszkodzeniami, porty dokowania, osłony przed promieniowaniem mające na celu ochronę elektroniki i załogi oraz system napędowy. W przyszłości planujemy wykorzystać balony do dalszego badania atmosfery Księżyca.

Inne projekty: