moon_camp

Galeria Moon Camp Pioneers 2021-2022

În Moon Camp Pioneers, misiunea fiecărei echipe este de a proiecta 3D o tabără lunară completă folosind Fusion 360. De asemenea, trebuie să explice cum vor folosi resursele locale, cum vor proteja astronauții de pericolele din spațiu și cum vor descrie spațiile de locuit și de lucru.

Team: Elemental Aerospace

Liceul Teoretic Benjamin Franklin  Bucuresti    România 17   2 / 0


Vizualizator extern pentru proiect 3d

Descrierea proiectului

Proiectul pe care l-am conceput pentru Moon Camp Challenge este un modul de bază lunară, cu o formă cilindrică și un diametru exterior de 5,2 m, care este proiectat să se potrivească în lansatorul Ariane 6 de ultimă generație construit de Arianespace în numele ESA. Modulul are o suprafață locuibilă utilizabilă de 34 m^2, care prezintă un design interior confortabil, în mare parte din lemn, și include toate sistemele de susținere a vieții necesare: generarea și stocarea energiei cu ajutorul panourilor solare și, respectiv, al bateriilor, stocarea O2 și epurarea CO2, stocarea și reciclarea apei, stocarea alimentelor și sisteme de încălzire/răcire alimentate electric. Un alt modul separat de cel principal poate fi utilizat pentru cultivarea plantelor - modulul aquaponic. Acesta este utilizat pentru a crește pești și plante într-un mod sustenabil. Baza încorporează, de asemenea, un sistem de comunicații în două moduri: o legătură cu microunde de 2,2 GHz cu lățime de bandă redusă, utilizată pentru telemetrie, comunicații vocale și de urgență, și o legătură optică prin satelit pentru aplicații cu lățime de bandă mare (streaming video) care poate atinge o viteză de downlink de 600 Mbit/s.

2.1 Unde doriți să vă construiți tabăra lunară?

Dorim să construim tabăra lunară într-o zonă de câmpie, unde terenul nu are cratere și alte mici deformări, dar unde există o peșteră naturală în apropiere, pe partea apropiată a Lunii. Construirea pe un teren plat este mai ușoară și oferă spațiu pentru o viitoare extindere. Un modul de urgență va fi amplasat în peștera naturală, pentru a fi folosit ca adăpost în caz de apariție a meteoriților. Partea apropiată a Lunii a fost aleasă pentru că este luminată de Soare și pentru că este orientată spre Pământ. Lumina Soarelui este folosită de panourile fotovoltaice pentru a genera energie, iar activitățile astronauților sunt îmbunătățite de prezența luminii. De asemenea, faptul că baza se află pe partea orientată spre Pământ aduce beneficii în ceea ce privește comunicațiile, antenele fiind orientate direct spre planetă (sau spre un satelit, în cazul legăturii optice).

2.2 Cum intenționați să vă construiți tabăra lunară? Descrieți tehnicile, materialele și opțiunile dvs. de proiectare.

Intenționăm să construim tabăra lunară folosind module prefabricate, transportate de pe Pământ cu ajutorul rachetelor Ariane 64. Masa maximă a unui modul va fi de 8,6 t, ceea ce reprezintă sarcina utilă maximă a rachetei A64 pe orbita de transfer lunar (LTO). Pe lângă modulul principal, se pot adăuga mai multe alte module pentru a forma tabăra lunară. Panourile solare, antenele și alte dispozitive externe vor fi montate pe suprafața lunară, lângă bază. Materialul principal este aliajul de aluminiu 6061, cu câteva piese din ABS și fibră de carbon, alături de alte materiale în cantități mici, cum ar fi șuruburi din oțel, garnituri de cauciuc etc. Modulele vor fi plasate în interiorul unei săpături de 1,2 m adâncime în suprafața lunară, pentru a preveni mișcările sau rotațiile nedorite ale modulelor. Acestea vor fi manipulate și plasate cu ajutorul unor macarale și pot fi, de asemenea, deplasate prin rostogolire pe loc. Macaralele și alte utilaje necesare pentru manipulare pot fi aduse într-o misiune anterioară separată sau cu o rachetă secundară în cadrul aceleiași misiuni. O cheie cu impact este, de asemenea, necesară pentru conectarea a două module între ele și a capetelor modulelor. Modulele vor fi presurizate după finalizare și depresurizate înainte de orice modificare. Panoul de fereastră va fi transportat nemontat într-un container securizat pentru a nu-l deteriora în timpul asamblării și transportului.

2.3 Mediul de pe Lună este foarte periculos pentru astronauți. Explicați cum îi va proteja tabăra voastră lunară. (maximum 150 de cuvinte)

Sistemul de încălzire/răcire al modulelor bazei lunare va asigura o temperatură bună pentru locuit. Sistemul de stocare a oxigenului și epuratorul de CO2 vor menține fluxul de oxigen în module și vor colecta excesul de CO2. Pereții modulelor vor proteja astronauții într-o oarecare măsură de radiațiile cosmice, acest lucru poate fi îmbunătățit prin adăugarea de sol deasupra pereților modulelor, iar aliajul de aluminiu 6061 de calitate aeronautică poate proteja baza de impacturile mici. Corpul modulelor poate suporta o presiune de 3 atm, pe baza unei simulări. Baza este, de asemenea, echipată cu un sistem acvaponic care poate menține o rezervă de hrană, chiar dacă misiunile de realimentare sunt afectate grav. Fereastra principală este un geam de sticlă/plastic care protejează echipajul de o eventuală spargere a sticlei.

2.4 Explicați cum tabăra dvs. de pe Lună le va oferi astronauților:

Apă
Alimente
Putere
Aer

Baza va furniza apă echipajului cu ajutorul sistemului de recirculare a apei (un sistem similar celui folosit pe ISS), filtrând apa folosită cu ajutorul unui sortiment special de filtre, ceea ce o va face autosustenabilă. De asemenea, acesta poate transforma urina în apă potabilă. Sistemul de apă este format dintr-un rezervor principal aflat sub baia modulului și o sursă de apă de urgență, constând în acvariul pentru pești din modulul aquaponics. Apa poate fi, de asemenea, extrasă sub formă de condens din sistemul de aer condiționat, cu ajutorul colectoarelor incluse în AC.

Alimentele vor fi depozitate în principal lângă rezervoarele de oxigen, sub podeaua oricărui modul. Alimentele vor consta în principal din produse uscate care pot fi rehidratate cu apă. Principala modalitate de obținere a hranei va consta în sistemul aquaponic care va crește pești, fructe de mare și alge alături de alte legume și ierburi într-o manieră simbiotică. Deșeurile din acvariu vor fi folosite ca îngrășământ natural pentru cultivarea legumelor; nutrienții și oxigenul furnizate de plante vor fi folosite pentru acvariu.

Sistemul de alimentare este format din panouri fotovoltaice, baterii reîncărcabile și componentele electronice corespunzătoare. Sistemul utilizează 22 de panouri de 455 de wați, care pot genera până la 10 kWp de putere totală, și 16 celule LiFePO4 pe bază de litiu, care sunt depozitate într-un container securizat. Tehnologia de baterii a fost aleasă deoarece este foarte sigură în comparație cu alte chimii, în detrimentul unei greutăți mai mari. Celulele au o tensiune nominală de 3,2V și, împreună, au o energie de 48 kWh. În plus, sistemul are, de asemenea, diferite componente electronice de conversie și gestionare, cum ar fi invertorul și BMS, care sunt utilizate pentru conversia curentului continuu în curent alternativ și, respectiv, pentru protecția bateriilor.

Baza dispune de un sistem de aer condiționat alimentat electric care, de asemenea, curăță aerul de CO2. Filtrele sunt toate înlocuibile și ușor de îndepărtat, cu un design fără scule. Sub podeaua fiecărui modul se află șase rezervoare de oxigen care sunt controlate de unitatea de control electronic (ECU) principală a modulului, care detectează nivelurile de oxigen și compensează atunci când este necesar. De asemenea, unitatea de control verifică presiunea internă a modulului. Sistemul se asigură că nivelul optim de O2 este menținut în bază, protejând sănătatea astronauților.

2.5 Explică care ar fi scopul principal al taberei tale lunare.

Tabăra noastră lunară poate servi în toate cele trei scopuri: comercial, științific și turistic, deoarece este modulară și poate fi echipată în funcție de necesități. În configurația sa implicită, tabăra lunară va fi inițial echipată pentru scopuri științifice.

Cu ajutorul unui rover lunar, un instrument multifuncțional de construcție și științific, putem transporta și manipula materiale pentru extinderea ulterioară a bazei lunare în toate scopurile necesare.

3.1 Descrieți o zi pe Lună pentru echipajul de astronauți din tabăra lunară.

Astronauții se trezesc pe paturile lor suprapuse din lemn și își fac rutina de dimineață, inclusiv mâncarea, igiena și monitorizarea sănătății, interiorul din lemn al bazei oferindu-le, sperăm, un sentiment de confort și de familiaritate. Apoi, ei verifică starea sistemelor de bază necesare pentru operațiunile taberei lunare, cum ar fi sistemul de energie, sistemul de aer, sistemul de apă și sistemul acvatic. Aceste verificări includ: curățarea panourilor solare (parte a sistemului de alimentare), monitorizarea nivelului de oxigen, a nivelului de CO2 și a presiunii din bază, verificarea PH-ului apei și a nivelului de oxigen din sistemul acvatic, precum și a conținutului de nutrienți din sol.

Fiecare membru al echipajului trebuie să facă cel puțin 30 de minute de exerciții fizice în interior sau să facă o plimbare de aceeași durată în afara bazei, pentru a preveni atrofia musculară.

          După verificările inițiale, echipa de la baza lunară va contacta centrul de comandă de pe Pământ pentru a raporta situația de la bord și pentru a solicita informații despre misiunile de cercetare pe care trebuie să le efectueze.

Cel puțin 2 membri ai echipajului vor rămâne în permanență la bord, pentru a supraveghea funcționarea sistemelor critice și pentru a asigura securitatea bazei. Restul astronauților pot îndeplini diverse sarcini, cum ar fi explorarea solului lunar, crearea de noi baze cu ajutorul imprimării 3D, efectuarea de experimente de creștere a plantelor și animalelor pe suprafața lunară cu ajutorul sistemului acvatic, efectuarea de experimente pe solul lunar, efectuarea de operațiuni miniere din motive industriale sau de cercetare și, în viitor, chiar efectuarea de tururi și utilizarea ca bază pentru viitoarele misiuni în sistemul solar.

La sfârșitul zilei, tot personalul se va întoarce la bază, va împacheta toate uneltele sau instrumentele rămase în afara bazei, va mânca și se va bucura de timp liber. Aceștia pot vorbi cu familiile sau prietenii lor de pe Pământ, pot viziona videoclipuri sau materiale media descărcate în prealabil pe serverul intern, pot căuta și publica documentație și multe altele folosind sistemul de comunicare cu lățime de bandă mare.

Alte proiecte:

  Serendipity

 

  Zhengzhou Universitatea din Zhengzhou din industria ușoară
    China
  Alpinist

 

  郑州轻工业大学
    China
  Aleargă spre Lună

 

  Zhengzhou Universitatea din Zhengzhou de Industrie Ușoară
    China
  Aripa de noapte

 

  郑州轻工业大学
    China