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.
Krajowa Wyższa Szkoła Informatyki im. Tudora Vianu Bukareszt - dzielnica 1 Rumunia 17 6 / 2 Angielski
Oprogramowanie do projektowania 3D: Blender
Projekt Selene stanowi kamień milowy w ewolucji nowoczesnej inżynierii astronautycznej, dążąc do stworzenia pierwszej załogowej osady kosmicznej na Księżycu. Głównym celem tego trzyfazowego projektu jest stworzenie samowystarczalnego siedliska księżycowego skoncentrowanego na prowadzeniu badań naukowych. Krater Shackleton na biegunie południowym Księżyca został wybrany jako idealna lokalizacja dla Moon camp, biorąc pod uwagę obfitość zasobów, zasięg promieniowania, bezpieczeństwo mieszkańców, jakość życia i wartość naukową.
Aby chronić astronautów przed trudnym środowiskiem księżycowym, Moon camp zostanie zbudowany nad ziemią, wykorzystując odlewany regolit jako naturalną barierę przed mikrometeorytami i jako izolację przed wahaniami temperatury. Aby zapewnić ochronę przed wysokim promieniowaniem, projekt obejmuje specjalne pomieszczenie wzmocnione grubszymi aluminiowymi ścianami. Aby zapobiec szkodliwemu wpływowi regolitu zarówno na ludzi, jak i na sprzęt, wykorzystane zostaną specjalne skafandry kosmiczne i systemy czyszczące.
Moon camp umożliwi astronautom stały dostęp do podstawowych zasobów, takich jak woda, żywność, powietrze i energia. Woda będzie pozyskiwana poprzez wydobywanie lodu wodnego z biegunów i przy użyciu odwróconej osmozy, podczas gdy świeża żywność będzie produkowana poprzez połączenie hydroponiki z uprawą roślin w księżycowym regolicie.
Z perspektywy naszego zespołu obóz księżycowy stanowi punkt wyjścia we współczesnej ewolucji astronautycznej. Ostatecznym celem Projektu Selene jest kolonizacja księżycowego habitatu. Jednakże, aby osiągnąć nasz cel, obóz księżycowy musiał być zorganizowany w trzech głównych etapach.
Ze względu na wysokie koszty transportu i cele badawcze, pierwsza faza Projektu Selene będzie składać się wyłącznie ze ściśle niezbędnych dla pierwszych osadników, którymi będą profesjonaliści mający prowadzić badania. Podczas tego etapu inżynierowie i naukowcy będą rygorystycznie mapować i sprawdzać terytorium księżycowe, aby zapewnić dalszą ekspansję naszego Moon camp.
Etap 2 składa się z rozbudowy naszej bazy i zapewnienia ogólnego rozwoju dla przyszłych mieszkańców, podczas gdy Faza 3 obejmuje sprowadzenie ziemskich kolonistów. Pod koniec tego etapu Projekt Selene stanie się osadą turystyczną i handlową, zachowując jednocześnie swój pierwotny cel naukowy.
Po dokładnym zbadaniu środowiska księżycowego ustalono, że najbardziej obiecującą lokalizacją jest krater Shackleton, położony na biegunie południowym. Aby podjąć decyzję, musieliśmy przeanalizować kilka decydujących czynników, takich jak zasoby, zasięg promieniowania, bezpieczeństwo mieszkańców i jakość życia, a także znaczenie naukowe. Krater Shackleton zdecydowanie przekroczył nasze oczekiwania w każdej z wcześniej wymienionych kategorii, pozostawiając nas podekscytowanych tym, co Project Selene może osiągnąć, jeśli zostanie tu umieszczony.
Krawędź krateru otrzymuje światło słoneczne niemal przez cały rok, zapewniając naszemu Moon camp stałą energię słoneczną. Ponadto, ze względu na zacienione wnętrze Shackletona, na jego dnie zgromadził się lód, co ma kluczowe znaczenie. Dzięki elektrolizie cząsteczka wody może zostać rozdzielona na tlen i wodór. Uzyskany wodór może być wykorzystany jako paliwo, podczas gdy tlen ma kluczowe znaczenie dla mieszkańców. Ponadto ściany zapewniają ochronę przed promieniowaniem i pyłem księżycowym, które są śmiertelne.
Planowanie i budowa obozu księżycowego będzie najbardziej czasochłonną i kosztowną częścią całego projektu Selene. Dlatego niezwykle ważne jest, aby księżycowa infrastruktura pozwalała na lokalne wydobycie materiałów i spokojne przejście do produkcji podstawowych ilości przy niemal całkowitej niezależności od Ziemi. Jedną z najbardziej niepokojących części konstrukcji będzie utrzymanie szczelności wewnątrz siedlisk.
Można jednak łatwo stworzyć nową formę betonu z bogatego w siarkę regolitu, z wyjątkiem obowiązkowej wody, która będzie na wagę złota. Inna forma geowłókniny o spienionej teksturze będzie potrzebna do uszczelnienia komór i stworzenia hermetycznego środowiska. Jako uzupełnienie tych materiałów wykorzystany zostanie odlewany regolit; materiał uderzająco podobny do odlewanego bazaltu na Ziemi. Materiał ten uzyskuje się poprzez stopienie regolitu w formie, która jest powoli schładzana, aby umożliwić utworzenie struktury krystalicznej; proces ten jest znacznie wspomagany przez niską grawitację Księżyca. Zaletą tego materiału są jego wysokie właściwości ściskające i umiarkowanie rozciągające, dzięki czemu elementy budowlane mogą mieć nawet dziesięciokrotnie większą wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie niż beton ziemski.
Dlatego też wczesne etapy budowy będą wykorzystywać przede wszystkim materiały ziemskie, budując infrastrukturę umożliwiającą odlewanie regolitu, materiału wysoce odpornego na erozję i stanowiącego idealną osłonę przed mikrometeorytami i promieniowaniem.
Nasz obóz księżycowy będzie musiał chronić astronautów przed wieloma zagrożeniami związanymi z trudnym środowiskiem księżycowym: promieniowaniem, mikrometeorytami, wysokimi wahaniami temperatury i pyłem księżycowym.
Budując naszą bazę nad ziemią, wykorzystamy betonowy regolit jako naturalną osłonę przed mikrometeorytami. Nawet na niewielkiej głębokości około 1 metra, księżycowy beton może pochłaniać większość promieni kosmicznych, a także cząstki słoneczne o niższej energii, co drastycznie zmniejszy ilość materiałów potrzebnych do ochrony przed promieniowaniem, a tym samym koszt naszej osady. Niemniej jednak, w celu zapewnienia bezpieczeństwa astronautów podczas zdarzeń o wysokim promieniowaniu, takich jak burze słoneczne, dedykowane pomieszczenie wzmocnione grubszymi aluminiowymi ścianami zapewni bardziej odpowiednie schronienie. Co więcej, dzięki swoim niezwykłym właściwościom termicznym, odlany regolit zapewni również pierwszą warstwę izolacji, zmniejszając ilość energii potrzebnej do utrzymania stałej temperatury wewnątrz siedliska, pomimo setek stopni wahań temperatury na zewnątrz.
Wreszcie, ze względu na swoją strukturę, składającą się z bardzo drobnych i ostrych cząstek, regolit jest szkodliwy zarówno dla ludzi, jak i sprzętu, ale także notorycznie trudny do czyszczenia, o czym świadczą wczesne misje Apollo. Aby zminimalizować ekspozycję na pył księżycowy, zastosujemy kombinację systemów: Po pierwsze, zastosowane zostaną specjalne skafandry kosmiczne, łączące się bezpośrednio ze śluzami powietrznymi, minimalizując w ten sposób kontakt astronautów z zanieczyszczonymi powierzchniami. Co więcej, czyszczenie pozostałości będzie odbywać się za pomocą odsysania powietrza, podczas gdy zabłąkane cząsteczki unoszące się w powietrzu będą wychwytywane przez system filtrowania powietrza. Dodatnia różnica ciśnień między atmosferą osady a śluzami powietrznymi zapewni również, że jak najmniej pyłu dostanie się do wnętrza naszej bazy księżycowej. Po drugie, wszystkie zebrane próbki regolitu zostaną umieszczone w szczelnych komorach i poddane analizie w komorach rękawicowych, dzięki czemu nigdy nie będą miały kontaktu z czystym powietrzem osady.
Dzięki wymaganemu specjalnemu sprzętowi ze względu na wysokie temperatury, astronauci będą w stanie usunąć lód wodny z biegunów. Ponadto będziemy wytwarzać zdrową wodę pitną za pomocą odwróconej osmozy, aby usunąć większość zanieczyszczeń z wody, przepychając ją pod ciśnieniem przez półprzepuszczalną membranę. Proces ten będziemy przeprowadzać dwa razy w tygodniu, a pozostałą wodę będziemy gromadzić w zbiorniku.
Nasz pomysł na produkcję świeżej żywności na miejscu obejmuje niezbędną szklarnię księżycową, w której połączymy hydroponikę z uprawą roślin w księżycowym regolicie, dostarczając w ten sposób naszym kosmicznym odkrywcom bardzo potrzebnych składników odżywczych. Astronauci będą dostarczać dwutlenek węgla poprzez oddychanie i pozyskiwać wodę dla roślin ze swojego moczu za pomocą systemu recyklingu wody. Jeśli chodzi o hydroponikę, przeprowadziliśmy analogiczny eksperyment w naszym laboratorium fizyki, badając wpływ symbiotycznej relacji między roślinami strączkowymi a wiążącymi azot bakteriami Rhizobium na nodulację roślin, zmieniając zmienne, takie jak: kolor i intensywność światła, pole magnetyczne i zawartość Rhizobium.
Ponieważ zdecydowaliśmy się umieścić naszą bazę w pobliżu krawędzi krateru Shackleton na biegunie południowym, będziemy korzystać z ciągłego światła słonecznego. Następnie będziemy przechowywać energię słoneczną w ogniwach paliwowych, które są bezpieczniejsze i bardziej wydajne niż zwykłe baterie. Będą one również przechowywać dodatkową energię do wykorzystania podczas zaćmień Księżyca, unikając również problemu zaćmień Księżyca, gdy Ziemia całkowicie blokuje światło słoneczne.
Zanim opuścimy Ziemię, zamierzamy przygotować "zapasy" tlenu wystarczające na kilka pierwszych dni pobytu na Księżycu. Następnie przetworzymy bogaty w tlen regolit: jedną z eksperymentalnie sprawdzonych metod jest elektroliza stopionej soli, która polega na mieszaniu księżycowej gleby w wysokich temperaturach z chlorkiem wapnia, a następnie, przepuszczając prąd przez mieszaninę, tlen gromadzi się wokół anody, gdzie jest zbierany.
Nasz obóz księżycowy będzie wyposażony w specjalny system zarządzania odpadami, który będzie w stanie pozbyć się wszystkich odpadów generowanych przez astronautów. Po pierwsze, wszystkie odpady zostaną posortowane na organiczne i nieorganiczne, a odpady organiczne zostaną przetworzone na nawóz do wykorzystania w ogrodach obozu. Ponadto odpady nieorganiczne zostaną rozbite na małe cząstki i umieszczone w szczelnych pojemnikach do przechowywania. Aby zapewnić, że odpady nie zanieczyszczą środowiska księżycowego, pojemniki zostaną umieszczone w wyznaczonym miejscu z dala od obozu i jego działalności. Pojemniki zostaną następnie zebrane przez zrobotyzowany pojazd i przetransportowane do spalarni znajdującej się w obszarze, w którym emisje nie spowodują żadnych szkód dla środowiska. Spalarnia będzie również wyposażona w filtr, aby zapewnić, że nie zostaną uwolnione żadne niebezpieczne substancje.
Aby pozostać w kontakcie z Ziemią i innymi bazami na Księżycu, nasza osada będzie polegać na zaawansowanym systemie komunikacji satelitarnej. System ten umożliwi dwukierunkową komunikację, pozwalając nam na wysyłanie i odbieranie wiadomości. Co więcej, będziemy używać kombinacji krótkofalówek, radia wysokiej częstotliwości, komunikacji satelitarnej i komunikacji laserowej.
Do komunikacji na duże odległości obóz wykorzysta kombinację sygnałów radiowych i laserowych do przesyłania wiadomości po powierzchni Księżyca, podczas gdy na krótkich dystansach będziemy używać sygnałów radiowych i satelitarnych do komunikacji z innymi bazami księżycowymi. Załoga będzie również korzystać z systemów transmisji głosu wewnątrz bazy, wideo i danych, a także technologii szyfrowania danych, aby zapewnić bezpieczną komunikację.
Dodatkowo, system zostanie zbudowany tak, aby działał w różnych środowiskach, w tym w ekstremalnych temperaturach, przy słabej widoczności i na dużych odległościach. Wreszcie, system będzie wykorzystywał różne anteny, aby zapewnić wysyłanie i odbieranie sygnałów z najwyższą możliwą dokładnością.
Początkowo cel naszego obozu księżycowego będzie wyłącznie naukowy, a analizowane tematy zostaną podzielone w następujący sposób: Geologia, Niska Grawitacja i Biologia; Astronomia; Robotyka i Technologia. Aby zmaksymalizować wydajność, nasza olśniewająca załoga zostanie podzielona na mniejsze działy ekspertów: Biologów, Astronomów, Inżynierów czy Naukowców Środowiskowych.
Po pierwsze, głównym celem naszej bazy będzie połączenie geologii i biologii, a więc badanie możliwości uprawy roślin w księżycowym regolicie. Niemniej jednak nasza szklarnia obejmuje również eksperyment hydroponiczny, który zostanie przeniesiony o krok wyżej poprzez zbadanie, w jaki sposób rośliny ewoluują w środowisku niskiej grawitacji na Księżycu, w porównaniu do naszych ziemskich partii kontrolnych, jak wyjaśniono w sekcji Żywność.
Jest rzeczą oczywistą, że budowa habitatu księżycowego bezpośrednio wiąże się z badaniem aspektów astronomicznych. Dlatego naszym celem jest dokładne wyjaśnienie pochodzenia i ewolucji Księżyca oraz wykorzystanie jego pełnego potencjału.
Będąc pierwszą stałą osadą ludzką na Księżycu, jednym z jej głównych celów będzie utorowanie drogi do kolonizacji przez ludzkość innych planet w naszym Układzie Słonecznym, zapewniając dokładny poligon doświadczalny dla nowych technologii mających na celu eksplorację i zasiedlanie nowych światów. Co więcej, rozwój systemów robotyki dostosowanych do środowiska księżycowego ma kluczowe znaczenie, ponieważ wydajne łaziki są absolutnie niezbędne, jeśli chodzi o transport na Księżycu.
Podsumowując, nasz zmotywowany zespół z pewnością dokona przełomowych odkryć księżycowych w różnych dziedzinach, ponieważ bez wątpienia będziemy wdrażać coraz większą liczbę programów badawczych dotyczących szerokiego zakresu tematów naukowych, z których niektóre nie były wcześniej badane. Na przykład, planujemy dalsze badanie innych kluczowych tematów (fizyka, biochemia, ekologia lub zoologia), a nawet immunologii (ocena zdolności przenoszenia COVID-19 na Księżycu).
Aby zapewnić możliwości załogi, konieczne będzie przeprowadzenie wielu testów i programów immersyjnych, które przygotują naukowców do utrzymania pierwszej w historii bazy na Księżycu. Tak więc przygotowanie będzie podobne do szkolenia na ISS, z naciskiem na autonomiczną kontrolę bez potrzeby komunikowania się z Ziemią.
Na miejscu odbędzie się szkolenie z symulacjami misji, które przygotują załogę na trudy, które prawdopodobnie napotkają. Co więcej, uczestnicy zostaną również nauczeni umiejętności zarządzania zasobami bazy księżycowej i nauczą się rozwijać i dzielić świadomością sytuacyjną w złożonym środowisku misji.
Ponadto do harmonogramu należy dodać kursy dotyczące rozwijania lepszych umiejętności aktywnego uczenia się, protokołów komunikacyjnych i sposobu pakietowania połączeń w pętli komunikacyjnej. W związku z tym konieczne będzie również omówienie operacji związanych z Gateway, w tym wymaganego elementu teleoperacji i misji referencyjnej dla miejsc lądowania na powierzchni Księżyca i trawersów.
Ponadto zespół będzie musiał zapoznać się z eksploracyjną jednostką mobilności pozahoryzontalnej dla astronautów. Oprócz tego zostanie przeprowadzona symulacja, w której architektura operacyjna zintegruje operacje naukowe i operacje łazika w pomieszczeniu kontrolnym, które ma przyzwyczaić załogę do zdalnego sterowania łazikami na miejscu.
W związku z tym nasza załoga będzie musiała wziąć udział w dostosowanym programie trwającym 3 tygodnie, który ma w pełni przyzwyczaić ich do sposobu, w jaki Selene będzie obsługiwana i budowana.
Aby skutecznie badać rozległe powierzchnie Księżyca, obóz księżycowy będzie dysponował wieloma rodzajami pojazdów. W związku z tym mają istnieć dwa rodzaje autonomicznych łazików: jeden przeznaczony do wydobywania i transportu lodu wodnego, a drugi do zwiadu nowego terenu. W przypadku misji długodystansowych astronauci będą również korzystać z pojazdu załogowego. Będzie on musiał być wyposażony w moduł ciśnieniowy zdolny pomieścić do trzech osób i być całkowicie samowystarczalny przez wiele dni.
Jeśli chodzi o podróż na Ziemię i z powrotem, odbędzie się ona w dwóch etapach: Najpierw astronauci opuszczą Ziemię na pokładzie rakiety, która zabierze ich na orbitę księżycową. Następnie kapsuła spotka się z bramą księżycową NASA, gdzie załoga wsiądzie do lądownika, aby dotrzeć na powierzchnię Księżyca.
English 
Chinese 
Czech 
Danish 
Estonian 
Finnish 
French 
German 
Greek 
Hungarian 
Italian 
Latvian 
Lithuanian 
Dutch 
Norwegian 
Polish 
Portuguese (Portugal, AO90) 
Romanian 
Slovak 
Slovenian 
Spanish 
Swedish 