objavovanie interaktívneho obrazu

Moon Camp Pioneers 2022 - 2023 Galéria projektov

 

V hre Moon Camp Pioneers je úlohou každého tímu navrhnúť 3D kompletný mesačný tábor pomocou softvéru podľa vlastného výberu. Musia tiež vysvetliť, ako budú využívať miestne zdroje, chrániť astronautov pred nebezpečenstvami vesmíru a opísať obytné a pracovné priestory vo svojom mesačnom tábore.

Zenith

Özel Bahçeşehir Koleji Fen ve Teknoloji Lisesi  Samsun-Turecko    Turecko 15, 16   6 / 3 Angličtina
3D návrhový softvér: Fusion 360



1.1 - Opis projektu

In our project, we aimed to design a Moon camp where our targeted trained astronauts will stay comfortable, maintain their scientific research and explore the Moon. We tried to build our camp, easily constructed in line with the available possibilities. In our base’s structure we used biomimicry and we carried our world’s features to the Moon. As an example, in our base’s main structure we used sunflower’s sun tracking and lotus flowers anatomical features to maintain a stable solar energy generation when possible and as our lunar module’s design we used grasshopper biomimicry because of them being able to land on their legs every time they jump. While we built the Moon camp in our main base with our unmanned rovers, we planned to provide their energy from our Energy Generating and Emergency Camp (EGEC) that we will use for its having sunlight %98 of the day. After the construction of the bases, the astronauts will get to work they are assigned to. In order to make sure that all astronauts provide for all their needs and do not delay their work, we planned a schedule. With this system we believe that works can be done on time.

1.2 - Prečo chcete postaviť mesačný tábor? Vysvetlite hlavný účel vášho mesačného tábora (napríklad vedecké, komerčné a/alebo turistické účely).

Naším hlavným cieľom je využívať náš mesačný tábor ako základňu na vedecký výskum. V rámci pokračovania výskumu skúmame Mesiac. Pomocou našich mesačných roverov s posádkou a bez posádky plánujeme misie, pri ktorých budeme zbierať a vracať vzorky mesačnej pôdy, hornín atď. na našu základňu a tieto vzorky budú dôkladne skúmať naši vyškolení astronauti. Pretože, ako hovoria vedci, veríme, že Mesiac by mohol byť zdrojom cenných zdrojov. Na podporu týchto cieľov, ako sme už spomenuli, sme pre našich astronautov zabezpečili laboratóriá, v ktorých budú aktívne pracovať. Už spomínané laboratóriá poskytujú našim astronautom aj miesto na výskum v oblasti astronómie. Vzhľadom na to, že ide o náš hlavný cieľ, myslíme si tiež, že v ďalších fázach budovania tohto mesačného tábora, ktorý slúži ako prvý krok, povedie k vytvoreniu stálej prítomnosti na Mesiaci.

2.1 - Kde chcete postaviť svoj Moon Camp? Vysvetlite svoj výber.

Našu hlavnú základňu (Alfa) plánujeme zriadiť v kráteri Archimedes (39,7° s. š., 4,2° z. d.), ktorý sa nachádza v juhozápadnej oblasti Mesiaca. Rovné dno krátera poskytuje relatívne stabilný povrch na vybudovanie lunárnej základne a pristávacej plochy pre vesmírne rakety a vďaka stabilnej teplote je vhodným miestom na život a výskum astronautov. Okrem toho sa v kráteri nachádzajú podzemné zdroje vody, ktoré sú nevyhnutné na udržanie života a výrobu energie.

Keďže slnečné svetlo dopadá na hrebeň krátera De Gerlache (88,71° j. z. š., 68,7° z. z. d.) väčšinou 14 dní za lunáciu, rozhodli sme sa zriadiť EGEC na tomto hrebeni, ktorý je od krátera Archimedes vzdialený len 220 km. Hrebeň je ideálny na výrobu energie pomocou solárnych vodíkových panelov, pretože naň dopadá slnečné svetlo až 98% dňa.

2.2 - Ako plánujete vybudovať svoj mesačný tábor? Zvážte, ako môžete využiť prírodné zdroje Mesiaca a ktoré materiály by ste potrebovali priniesť zo Zeme. Opíšte techniky, materiály a vaše konštrukčné rozhodnutia.

Na výrobu hlavných štruktúr našej základne použijeme naše veľké 3D tlačiarne. Po vybudovaní našej hlavnej štruktúry plánujeme vytvoriť ochrannú vrstvu, ktorá sa bude skladať z mesačného regolitu, aby sme zabezpečili čo najväčšiu ochranu mesačnej základne, ktorú by sme mohli vybudovať.

Na výstavbu základní použijeme regolit Mesiaca, pretože;

  • Vzhľadom na to, že Mesiac má riedku atmosféru a je to ťažké miesto na život, mesačný regolit môže poskytovať ochrannú vrstvu a môže byť štítom pre radiáciu a meteority.
  • Prostredníctvom mesačného regolitu a jeho výskumu sa vedci budú môcť dozvedieť a pochopiť špecifické informácie o Mesiaci, napríklad o jeho vzniku. Okrem toho môžu vedci pracovať na regolite, aby sa dozvedeli a študovali o geológii Mesiaca a jeho histórii.
  • Regolit Mesiaca môže byť užitočný pre poľnohospodárstvo v skleníku. Môže byť zmiešaný s inými minerálmi a vodou pre dosiahnutie vysokej účinnosti.
  • Regolit Mesiaca je dobrým zdrojom minerálov, ako sú oxidy, sulfidy, fosfáty a pôvodné kovy, ktoré plánujeme ťažiť prostredníctvom nášho ťažobného vozítka.

Záverom možno povedať, že vďaka tomu, že sa na Mesiaci nachádza regolit, by bolo ľahké vybudovať základne čo najrýchlejšie po pristátí astronautov.

2.3 - Ako váš mesačný tábor chráni astronautov pred drsným prostredím Mesiaca?

Regolit Mesiaca, ktorý obsahuje železo, hliník a kremík, je ochrannou a absorpčnou vrstvou žiarenia a má vysokú odrazivosť, preto sme sa rozhodli použiť ho ako ochrannú vrstvu.

Je tiež dobrým materiálom na ochranu pred meteoritmi, pretože pôsobí ako bariéra, ktorá odolá meteoritom a zabráni akémukoľvek poškodeniu, ktoré by mohlo poškodiť základňu a zariadenia. Okrem toho je schopný absorbovať nárazy meteoritov, ktoré by boli pre lunárne stanovište nebezpečné.

Okrem toho poskytuje tepelnú izoláciu pre základňu a zariadenia na povrchu Mesiaca. Pomocou vrstvy, ktorú poskytuje, dokáže absorbovať a uvoľňovať teplo a v podstate pomáha regulovať teplotu.

Pokiaľ ide o ochranu pred možným nebezpečenstvom, máme dva spôsoby a jeden núdzový plán, ktorý sa chystáme dodržiavať.

Predovšetkým sa chystáme použiť systém včasného varovania, ktorý odhalí meteority blížiace sa k Mesiacu a základni. Podľa rýchlosti meteoritu, jeho veľkosti a miesta, kde sa nachádza; astronauti sa budú pohybovať v závislosti od okolností, pretože z tohto dôvodu majú dve možnosti:

Plán 1: Ak bude meteorit dostatočne malý na to, aby nepoškodil našu základňu, astronauti budú vysťahovaní zo základne do krytu, ktorý bude pod našou základňou, takže bude obklopený hrubým mesačným regolitom, ktorý zabezpečí bezpečnosť. Po pominutí nebezpečenstva astronauti zistia škody, ktoré základňa utrpela, a potom začnú základňu opravovať pomocou roverov.

Plán 2: Ak je meteorit veľký a blízko našej základne, aktivujeme náš núdzový plán, ktorý spočíva v čo najrýchlejšej evakuácii na základňu Bravo pomocou roverov.

3.1 - Ako váš mesačný tábor zabezpečí astronautom udržateľný prístup k základným potrebám, ako je voda, jedlo, vzduch a energia?

Na zabezpečenie vody plánujeme zbierať ľadovú vodu v okolí miest, ktoré sú v tieni. Aby sa predišlo akýmkoľvek infekciám, táto zozbieraná ľadová voda sa rozpustí a prefiltruje. Posledný produkt, prefiltrovaná voda, sa bude skladovať v nádržiach na vodu pre budúce potreby. Okrem toho sa bude používať alternatívny mikroekologický systém podpory života (MELISSA), aby sme mali čistú vodu z každodenného používania (moč, hygienické použitie atď.).

 

Na zabezpečenie zdrojov potravín budeme používať bezorbové poľnohospodárstvo (hydroponické poľnohospodárstvo). V tomto systéme, ktorý zaručuje produkty aj v nepriaznivých poľnohospodárskych podmienkach, sú potreby vody a živín rastlín uspokojované kontrolovaným spôsobom. V bezorbovom poľnohospodárstve sa priamo eliminuje riziko chorôb pochádzajúcich z pôdy, znižuje sa potreba dodatočnej pracovnej sily a týmto procesom sa získava viac produktov. Jednou z jeho hlavných výhod je, že hydroponické systémy spotrebujú len 10% vody používanej v bežnom poľnohospodárstve. Okrem toho sa v našom biodome plánuje výroba niektorých potravinových doplnkov s vysokým obsahom bielkovín, vitamínov a minerálov pomocou určitého druhu zelených rias s názvom "Chlorella".

 

V prípade potreby bude kyslík dodávaný prostredníctvom solárnych vodíkových panelov a biodomov. Okrem čistenia vody prostredníctvom systému MELISSA plánujeme premenu Co2 na O2 prostredníctvom mikrorias. Podľa niektorých odhadov dokáže 1 kg rias vyprodukovať 1 až 2,5 kg kyslíka. Vzhľadom na to, že priemerná denná spotreba kyslíka u človeka je 0,75 kg, hoci táto metóda nie je aktuálnym spôsobom, ktorý sa v súčasnosti využíva ako druhý, je to mimoriadne účinný spôsob výroby kyslíka.

Ako zdroje energie budeme využívať tri rôzne spôsoby: solárne vodíkové panely, fúzne reaktory a energiu, ktorú získame spaľovaním odpadov. Podrobné vysvetlenia týchto používaných metód sú uvedené v časti externého prehliadača.

3.2 - Ako bude váš mesačný tábor nakladať s odpadom, ktorý vyprodukujú astronauti na Mesiaci?

S odpadmi sa plánujeme vysporiadať viacerými spôsobmi:

Prvým spôsobom, ako s nimi naložiť, je kompostovanie. Organický odpad na Mesiaci možno kompostovaním premeniť na pôdu, ktorá sa môže použiť na pestovanie rastlín a poľnohospodárstvo.

Druhým spôsobom, ako sa vysporiadať s odpadom, je spaľovať ho pomocou kyslíka. Počas tohto procesu sa organický odpad v odpade spaľuje a výsledkom tohto procesu je uvoľnenie energie, ktorá sa plánuje využiť ako zdroj pre našu základňu okrem solárnych vodíkových panelov a fúznych reaktorov. Na druhej strane, hoci nám táto možnosť poskytuje energiu, môže spôsobiť aj niektoré nevýhody. Aby sa predišlo týmto možným dôsledkom, je potrebné venovať pozornosť obsahu materiálov, ktoré sa majú kompostovať, a kontrolovať plyny, ktoré môžu vzniknúť po spracovaní tak, aby nepoškodzovali atmosféru.

3.3 - Ako bude váš mesačný tábor udržiavať komunikáciu so Zemou a ostatnými mesačnými základňami?

Na zabezpečenie komunikácie s inými základňami sa používajú satelity pracujúce v pásme VHF v rádiovom vlnovom spektre. Družica, ktorá je určená na zabezpečenie tejto komunikácie, má stožiarovú konštrukciu, aby sa družica znehybnila voči zemi a znížila sa strata sily signálu. Na vrchole tejto konštrukcie sa nachádza konštrukcia tela, ktorá obsahuje elektronický obvod a pohyblivú satelitnú anténu, ktorá tiež zníži stratu sily signálu nasmerovaním antény na iný satelit.

Okrem toho sme na zabezpečenie komunikácie so Zemou plánovali použiť aj satelit na našej hlavnej základni na komunikáciu so satelitom na obežnej dráhe Zeme. Hlavným dôvodom, prečo sme si na zabezpečenie komunikácie vybrali satelit, ktorý sa nachádza mimo atmosféry, je zabrániť prípadnej strate signálu.

4.1 - Na akú vedeckú tému (témy) by sa zameral výskum vo vašom mesačnom tábore? Vysvetlite, aké experimenty plánujete na Mesiaci robiť (napríklad v témach geológia, prostredie s nízkou gravitáciou, biológia, technológia, robotika, astronómia atď.)

V súčasnosti sa vo svete vykonáva veľa vedeckých štúdií. Prenesenie týchto štúdií na Mesiac nám môže priniesť mnoho výhod. Tiež veríme, že niektoré výskumy sa dajú na Mesiaci robiť komplexnejšie. Napríklad:

Astronómia: Prázdna pôda nám tiež poskytuje možnosť postaviť veľké ďalekohľady a laboratóriá na prácu. Pomocou špičkových teleskopov môžeme pozorovať hviezdy, galaxie a mnohé ďalšie objekty s jasnejším výhľadom.

Geochémia: Tento vedný odbor nám ponúka možnosť podrobne pozorovať chemické procesy, ktoré tvoria Mesiac a minerály v podzemných zdrojoch. Tieto informácie môžu byť zdrojom pre budúci výskum a experimenty.

Testovací priestor pre budúce technológie: Vďaka voľnej pôde a absencii ľudskej činnosti sa môžu budúce projekty testovať bez akýchkoľvek hrozivých následkov. To nám môže pomôcť slobodne experimentovať s našimi technológiami a pomôcť nám rýchlejšie ich vyvíjať s ohľadom na výsledky.

Nové oblasti zdrojov: Je všeobecne známe, že zdroje na Zemi sú obmedzené, čo nás vedie k novému problému: "Kde môžeme nájsť nové zdroje?". Práve tu prichádza vhod povrch Mesiaca, ktorý je bohatý na prvky a zlúčeniny. Tieto zdroje môžeme zhromažďovať a skladovať a využívať ich pri našich ďalších experimentoch alebo potrebách.

Mesačná seizmológia: Mesačná seizmológia sa dá definovať ako pohyb zeme, ako napríklad mesačné zemetrasenia a pohyby na povrchu Mesiaca. Hoci už bolo nainštalovaných niekoľko seizmografických meracích systémov, stále má obmedzenia a nedostatok informácií. veríme, že pri správnom osadení a bližšom skúmaní sa podarí zistiť viac. Nové zistenia môžu viesť k novým spôsobom získavania energie pomocou mesačných otrasov

A je možné vykonať ďalší výskum.

5.1 - Čo by ste zahrnuli do programu prípravy astronautov, aby ste ich pripravili na misiu na Mesiac?

Po výbere astronautov absolvujú pred prvým letom do vesmíru výcvikový program, ktorý trvá najmenej tri až štyri roky, ako ho realizuje ESA.

Ako prvý krok absolvujú základný výcvik, ktorý trvá 12 mesiacov. Počas neho sa astronauti naučia všetky systémy vesmírnej stanice, dopravné prostriedky a princípy robotických operácií. Okrem toho sa naučia, ako zriadiť mesačný tábor, solárne vodíkové panely alebo mať kyslík v biodome atď. Budú informovaní o princípoch systému, ktorý budú potrebovať. Tiež si budú zvykať na život bez gravitácie a ovládať svoje telo beztiažovým prostredím.

Po základnom výcviku ich čaká predodletová príprava, počas ktorej sa dozvedia viac a prehĺbia si vedomosti o systémoch vesmírnej stanice a absolvujú špeciálne školenia na viacerých miestach, napríklad v Houstone v USA, Hviezdnom mestečku v Rusku, stredisku JAXA v Tsukube v Japonsku a Saint-Hubert/Montreale v Kanade.

Po týchto prípravných krokoch sú astronauti pripravení na zaradenie do misie a začína sa výcvik o misii, ktorá im bola pridelená. Počas tohto procesu budú trénovať so svojou posádkou, aby si na seba zvykli. Okrem toho sa naučia svoje povinnosti a ako spolupracovať. Okrem toho budú informovaní o tom, čo majú robiť v núdzovej situácii, a o evakuačných plánoch.

Po príchode na vesmírnu stanicu alebo na Mesiac budú pokračovať v tréningu prostredníctvom živej komunikácie medzi Zemou a videom. Taktiež sa budú stále učiť činnosti robotov a vesmírnych lodí tým, že si ich vyskúšajú naživo a na simulácii.

5.2 - Aké vesmírne vozidlá bude vaša budúca misia na Mesiac potrebovať? Opíšte vozidlá, ktoré sa nachádzajú vo vašom Moon camp, a zvážte, ako budete cestovať na Zem a zo Zeme a skúmať nové ciele na povrchu Mesiaca.

Na úspešné dokončenie misie na Mesiaci sú určené 3 rovery. Hlavnými úlohami týchto roverov sú konštrukcia, vŕtanie, skladovanie a preprava astronautov. Jedným z najdôležitejších prvkov v návrhoch boli kolesá roverov. Kolesá roverov sú inšpirované kolesami mecanum a kolesami marsovských roverov perseverance. Hlavnými vlastnosťami týchto kolies je, že sú odolné voči ťažkostiam, ktoré sa môžu vyskytnúť na povrchu Mesiaca, a uľahčujú prepravu. Konkrétne vlastnosťou mekanových kolies je, že sa môžu pohybovať akýmkoľvek spôsobom. Inšpirácia marsovským roverom Perseverance zároveň zabezpečila, aby vozidlo malo plných 360 stupňov. Na druhej strane, vzhľadom na prepravu na Zem a zo Zeme sme na lunárnom module použili biomimikry nožičiek kobyliek, aby bolo jeho pristátie jednoduchšie a štart rýchlejší.