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.
I miejsce - Państwa członkowskie ESA
Gymnazium Nad Aleją Praha-Praga Czechy 13, 15 2 / Angielski
Oprogramowanie do projektowania 3D: Fusion 360
https://www.osymo.com/moonbase
Jednym z wkładów ESA w program Artemis może być niewielka sonda księżycowa. schronienie, który później zostanie przekształcony w bazę księżycową. Przedstawiamy taki księżycowy schron dla dwóch astronautów.
Głównym kryterium było to, aby osłona mogła zostać przetransportowana na Księżyc za pomocą EL3, który ma ładowność 1,5 tony na Księżyc. Nie udało nam się w pełni spełnić tego limitu wagowego, ale nie jest nierealne, że limit ten zostanie spełniony po dalszych modyfikacjach i rozwoju projektu. Biorąc pod uwagę tak niską wagę, wyposażenie schronu jest bardzo podstawowe, ale może dobrze służyć swojemu celowi na początkowych etapach eksploracji Księżyca.
Schron składa się z zamkniętego moduł i nieuszczelniony ganek. Moduł mieści większość sprzętu, a załoga w nim mieszka i pracuje. Nad modułem znajduje się weranda, która służy jako magazyn sprzętu zewnętrznego, próbek nieprzeznaczonych do analizy na miejscu itp. Załoga przechodzi z modułu do schronu, a następnie na powierzchnię przez śluzę powietrzną niekonwencjonalnie umieszczoną na suficie modułu. Ułatwia to budowę osłony przed promieniowaniem i upraszcza ogólną konstrukcję.
Kolonizacja Księżyca przyniesie nam wiele korzyści. Stanie się on trampoliną do eksploracji Układu Słonecznego. Odkrycia i technologie opracowane podczas budowy bazy na Księżycu pomogą nam również na Ziemi.
Celem naszego schronu jest posiadanie bazy na Księżycu, wokół której będzie można budować kolejne osady. Wszystkie niezbędne technologie do budowy innych modułów będą na nim testowane.
W przyszłości planujemy wykorzystywać bazę głównie do celów naukowych i technicznych. Będą tam opracowywane technologie dla wyprawy na Marsa. Korzystając z ISRU możemy budować całe sondy na Księżycu i wysyłać je do Układu Słonecznego. Możemy pracować nad nowymi zaawansowanymi systemami podtrzymywania życia lub zajmować się astronomią w podczerwieni. Ważne będzie również wykorzystanie komercyjne, które zapewni finansowanie bazy w przyszłości.
Schron został stworzony na maksymalnie 5 dni ciemności, więc opcje lokalizacji bazy są w rzeczywistości bardzo ograniczone do kilku obszarów bieguna południowego, a mianowicie krawędzi krateru Shackleton. Gdyby pozostawał w ciemności dłużej niż pięć dni, zamarzłby. Wysoki na 18 metrów panel słoneczny będzie oświetlony nawet dłużej niż reszta bazy.
Oświetlenie jest jedynym kryterium ograniczającym lokalizację samego schronu, ale należy wziąć pod uwagę dalszy rozwój, który będzie wymagał dostępu do lodu wodnego w stale zacienionych regionach. Na szczęście krawędź krateru Shackleton również spełnia to kryterium.
Schron zostanie w całości sprowadzony z Ziemi. Zostanie on wystrzelony przy użyciu Ariane 6 + EL3, a raczej Ariane NEXT + EL3 (lub jakiegoś następcy EL3). Po starcie i przelocie nad Księżycem EL3 wyląduje wraz ze schronem, a następnie zostanie z niego wyładowany. Nie zaprojektowaliśmy jeszcze dokładnego mechanizmu rozładunku schronu, ponieważ nie wiemy, jak dokładnie będzie wyglądał EL3.
Jedyną rzeczą używaną do "budowy" schronu będzie regolit księżycowy jako osłona przed promieniowaniem. Ostatecznie wokół schronu zostanie umieszczonych 16 worków z regolitem, które zapewnią 0,5 metra osłony przed promieniowaniem. Worki zostaną napełnione przy użyciu koparki RASSOR. Przenosi ona do 700 kg regolitu dziennie. Każdy worek zawiera 1200 kg regolitu. Podczas pierwszej misji napełnione zostaną tylko cztery worki wokół pomieszczeń sypialnych, co zajmie 7 dni. RASSOR zawsze zbiera regolit, a następnie podjeżdża rampą na szczyty worków, gdzie wysypuje regolit. Załoga będzie musiała przenieść rampę po napełnieniu każdego worka. Reszta będzie odbywać się w trybie autonomicznym.
Jeśli chodzi o konstrukcję schronienia, używamy głównie lekkiego, ale wytrzymałego kompozytu węglowego, co pozwoliło nam zmniejszyć ogólną wagę.
W przyszłości worki nie będą już używane do osłony przed promieniowaniem, ale raczej do drukowania 3D z regolitu. Może on być wykorzystywany do tworzenia garaży dla łazików i może być używany do tworzenia ochrony dla nadmuchiwanych siedlisk.
Na Księżycu napotykamy kilka rodzajów promieniowania, a mianowicie GCR, SPE i promieniowanie wtórne powstałe w wyniku interakcji GCR lub SPE z materiałami. Biorąc pod uwagę krótki czas trwania misji (14 dni), dawka otrzymana od GCR jest akceptowalna (jak wiemy dzięki Apollo). Problemem byłoby, gdyby załoga została trafiona przez SPE. Chociaż prawdopodobieństwo jest niskie, mogłoby to mieć śmiertelne konsekwencje. Dlatego podczas pierwszej misji wokół pomieszczeń załogi zostanie dodane 0,5 m osłony regolitowej, która zostanie uzupełniona wokół całego schronu podczas kolejnych misji. Będzie to wystarczająca ochrona przed mniejszymi burzami słonecznymi. W miarę wydłużania się misji konieczne będzie dodanie dodatkowych osłon przed dużymi burzami.
Mikrometeoroidy są mniej powszechne w przestrzeni księżycowej, a śmieci orbitalne w ogóle nie występują, więc 3 mm kompozytu węglowego i MLI zatrzymają je. Dodanie osłony regolitowej jeszcze bardziej zwiększa bezpieczeństwo.
Ganek służy jako ochrona przed kurzem. Jej wnętrze będzie częściowo czyste i służy między innymi do przechowywania rzeczy, które nie mogą znajdować się w module. Astronauci dokładnie myją się przed wejściem na werandę. Pył, który dostanie się do środka, jest odfiltrowywany przez system rewitalizacji atmosfery, a konkretnie filtr umieszczony w każdym pojemniku z wodorotlenkiem litu. Wyjście systemu rewitalizacji atmosfery znajduje się w pomieszczeniach załogi.
Kolejnym aspektem jest środowisko termiczne. Podczas pobytu załogi w reflektorach, systemy schronu będą miały 8 kW mocy wejściowej, która musi zostać wypromieniowana. Do wypromieniowania nadmiaru ciepła użyjemy promiennika o długości 10 m. Podczas pięciu dni ciemności, gdy załoga jest nieobecna, osłona straci 48 kWh, które muszą być dostarczane przez akumulatory litowo-jonowe, aby zapobiec zamarzaniu systemów.
Czyste powietrze jest dostarczane przez system kontroli atmosfery. Tlen jest dostarczany ze zbiorników ciśnieniowych pod ciśnieniem 40 MPa. Na misję potrzeba 23 kg tlenu, z rezerwą w zbiornikach znajduje się 35 kg tlenu. Jest on dozowany do sekcji rewitalizacji powietrza, dzięki czemu stężenie w atmosferze wynosi 21%. CO2 jest usuwany za pomocą LiOH. Załoga wytwarza 29 kg CO2 na misję, do wychwycenia którego potrzeba 32 kg LiOH, po dodaniu rezerwy 48 kg.
Azot będzie musiał być uzupełniany ze względu na wycieki śluzy powietrznej 10% na cykl. W pokrywie znajduje się zapas 20 kg.
Żywność jest importowana z Ziemi. Na każdy dzień przygotowywane są 3 posiłki, co daje łącznie 84 posiłki na misję. Każdy posiłek waży 0,8 kg.
Woda jest jedynym towarem, który jest poddawany recyklingowi. Każdy członek załogi zużywa 4,4 kg wody dziennie. Więcej wody jest produkowane niż zużywane, ponieważ powstaje ona podczas reakcji LiOH z CO2 i podczas oddychania. Dziennie potrzeba 8,8 kg czystej wody, a produkuje się jej 12,7 kg. Oczyszczana woda pochodzi z toalety (mocz) lub z wymiennika ciepła (kondensat atmosferyczny). Kondensat ma wystarczająco niskie stężenie substancji, aby można go było oczyścić bezpośrednio za pomocą osmozy. Mocz jest najpierw destylowany próżniowo. Pozostałości po osmozie są ponownie oczyszczane za pomocą destylacji próżniowej. Wydajność systemu wynosi ponad 80%, więc zawsze produkowana jest większa ilość wody niż zużywana.
Moc systemów bazowych wynosi 8 kW, co stanowi połowę tego, co może dostarczyć IROSA. W przypadku częściowej grawitacji nie można go używać bez modyfikacji, ale służy jako odniesienie.
Odpady na Księżycu to trudna sprawa, ponieważ nie możemy pozwolić, by spłonęły w atmosferze, tak jak w przypadku ISS. Zabieranie rzeczy na Księżyc jest również droższe, więc należy postępować z nimi rozsądnie. Załoga produkuje około 20 kg odpadów o objętości 0,2 m3 na misję. Chociaż obecne schronienie nie może w żaden sposób poddać ich recyklingowi, przechowujemy je w pojemnikach i składujemy na werandzie do dalszego wykorzystania. Odpady będą składać się głównie z papierowych i plastikowych opakowań lub resztek jedzenia, z których można uzyskać węgiel, który jest rzadkością na Księżycu. Możemy użyć plastiku, który później można poddać recyklingowi i wykorzystać do drukowania 3D. W ten sam sposób przechowywane są odpady stałe z toalety, które w przyszłości będą cenne dla uprawy roślin. Mocz jest przetwarzany na wodę pitną.
Do komunikacji wykorzystamy konstelację Moonlight, za pośrednictwem której przesyłane będą przede wszystkim dane ze schronu. Mimo to tarcza będzie miała możliwość bezpośredniej komunikacji z Ziemią w ograniczonym trybie. Wykorzystamy również światło Księżyca do określenia pozycji. Zawsze będzie istniała możliwość bezpośredniej komunikacji astronauty lub łazika ze schronem, ale podstawowym wyborem jest światło Księżyca, również dlatego, że horyzont z wysokości człowieka jest oddalony na Księżycu o zaledwie 2,4 km.
Jak wspomniano na początku, głównym celem tego schronu jest posiadanie fundamentu, wokół którego można budować dalej, więc sprzęt naukowy jest raczej minimalistyczny. Główne obszary zainteresowania obejmują zatem geologię i możliwości wykorzystania lokalnych zasobów. Wiedza ta zostanie wykorzystana podczas dalszego osiedlania się.
W schronie znajduje się laboratorium z komorą rękawicową do badania próbek powierzchni i przygotowywania ich do dalszych eksperymentów. Komora zawiera mikroskop fluorescencyjny do badania próbek. Komora jest wykonana w taki sposób, że próbki nie mają żadnego kontaktu z wnętrzem schronu. Kolejną częścią laboratorium jest komora wzrostu, w której badana jest uprawa roślin w środowisku księżycowym. Można na przykład badać uprawę w regolicie. Laboratorium posiada również mały piec i prasę, które będą wykorzystywane do testowania spiekania regolitu w różnych warunkach i jego późniejszej wytrzymałości. Dostarczy to cennych danych, które mogą być dalej wykorzystywane do rozwoju druku 3D z regolitu.
Narzędzia przeznaczone do EVA obejmują młotki, szczypce, sita, wiertła rdzeniowe i inny sprzęt do badań geologicznych. Dostępne będą również spektrometry do szybkiej analizy skał. Instrumenty do pomiaru pogody kosmicznej lub uderzeń mikrometeoroidów mogą znajdować się na zewnątrz bazy.
W przyszłości zostaną dodane urządzenia medyczne, inne instrumenty do badania skał, takie jak mikroskop elektronowy, oraz instrumenty do badania fizyki i chemii w warunkach częściowej grawitacji. Później w naszej bazie rozpocznie się astronomia.
Szkolenie będzie obejmowało przede wszystkim naukę obsługi poszczególnych systemów schronu. Konieczne jest nauczenie się, jak zachować się w przypadku awarii i jak ją naprawić. Następnie szkolone będą poszczególne operacje. Główne cele pierwszej misji obejmują stworzenie osłony przed promieniowaniem z regolitu, więc ćwiczona będzie praca w księżycowym środowisku zewnętrznym oraz praca z RASSOR-em. Ostatnim obszarem szkolenia będzie nauka. Załoga musi ukończyć obszerny kurs geologiczny (jeśli na pokładzie nie ma geologa), aby uzyskać najlepsze wyniki z ograniczonego czasu przeznaczonego na naukę. Szkolenie może również odbywać się w regionach wulkanicznych na Ziemi. Niektóre szkolenia odbędą się również podczas lotów parabolicznych w celu symulacji zmniejszonej grawitacji.
Schron zostanie przetransportowany na powierzchnię za pomocą europejskiego dużego reaktora logistycznego, który jest wystrzeliwany na Ariane 6. Możliwe, że Ariane NEXT będzie dostępna do czasu przygotowania schronu. Załoga wystartuje z ziemi w Orionie, który zostanie wystrzelony przez SLS. Na Księżycu przesiądzie się na statek kosmiczny HLS, który następnie wykorzysta do lądowania. Schron będzie oddalony o kilkadziesiąt kilometrów od Starship HLS i Artemis Base Camp, aby zwiększyć promień eksploracji Księżyca i zasiedlenia go przez ludzi. Załoga będzie poruszać się z pomocą hermetycznego (w nagłych przypadkach również niehermetycznego) łazika. Pod koniec misji załoga powróci do bazy Artemis za pomocą łazika i wróci na Ziemię za pomocą statku kosmicznego HLS i Oriona.
English 
Chinese 
Czech 
Danish 
Estonian 
Finnish 
French 
German 
Greek 
Hungarian 
Italian 
Latvian 
Lithuanian 
Dutch 
Norwegian 
Polish 
Portuguese (Portugal, AO90) 
Romanian 
Slovak 
Slovenian 
Spanish 
Swedish 