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.
Prvé miesto - Členské štáty ESA
Gymnázium Nad Alejou Praha-Praha Česká republika 13, 15 2 / Angličtina
3D návrhový softvér: Fusion 360
https://www.osymo.com/moonbase
Jedným z príspevkov ESA do programu Artemis by mohol byť malý lunárny útulok, ktorá sa neskôr premení na lunárnu základňu. Predstavujeme takýto lunárny prístrešok pre dvoch astronautov.
Hlavným kritériom bolo, aby sa kryt dal dopraviť na Mesiac pomocou lode EL3, ktorá má nosnosť 1,5 tony na Mesiac. Tento hmotnostný limit sa nám nepodarilo úplne splniť, ale nie je nereálne, že po ďalších úpravách a vývoji konštrukcie bude tento limit splnený. Vzhľadom na takúto nízku hmotnosť je vybavenie krytu veľmi základné, ale v počiatočných fázach výskumu Mesiaca môže dobre slúžiť svojmu účelu.
Prístrešok sa skladá z uzavretého modul a nezapečatený veranda. V module sa nachádza väčšina vybavenia a posádka v ňom žije a pracuje. Nad modulom sa nachádza veranda, ktorá slúži ako sklad vonkajšieho vybavenia, vzoriek, ktoré nie sú určené na analýzu na mieste, atď. Posádka prechádza z modulu do prístrešku a potom na povrch cez prechodovú komoru netradične umiestnenú na strope modulu. Uľahčuje to stavbu radiačného štítu a zjednodušuje celkový dizajn.
Kolonizácia Mesiaca nám prinesie mnoho výhod. Stane sa odrazovým mostíkom pre výskum slnečnej sústavy. Objavy a technológie vyvinuté počas budovania základne na Mesiaci nám pomôžu aj na Zemi.
Účelom nášho prístrešku je mať na Mesiaci základňu, okolo ktorej sa budú môcť budovať ďalšie osady. Budú sa na nej testovať všetky potrebné technológie na výstavbu ďalších modulov.
V budúcnosti plánujeme základňu využívať najmä na vedecké a technické účely. Budú sa tu vyvíjať technológie na cestu na Mars. Pomocou ISRU môžeme na Mesiaci postaviť celé sondy a poslať ich do Slnečnej sústavy. Môžeme pracovať na nových pokročilých systémoch podpory života alebo robiť infračervenú astronómiu. Dôležité bude aj komerčné využitie, ktoré zabezpečí financovanie základne v budúcnosti.
Prístrešok je vyrobený na maximálne 5 dní tmy, takže možnosti umiestnenia základne sú v skutočnosti veľmi obmedzené na niekoľko oblastí južného pólu, konkrétne na okraj krátera Shackleton. Ak by bol v tme dlhšie ako päť dní, zamrzol by. Keďže solárny panel je vysoký 18 m, bude osvetlený ešte dlhšie ako zvyšok základne.
Osvetlenie je jediným obmedzujúcim kritériom pre umiestnenie samotného prístrešku, ale je potrebné zvážiť ďalší rozvoj, ktorý bude potrebovať prístup k vodnému ľadu v trvalo zatienených oblastiach. Okraj krátera Shackleton našťastie spĺňa aj toto kritérium.
Prístrešok bude celý privezený zo Zeme. Na štart sa použije Ariane 6 + EL3, alebo skôr Ariane NEXT + EL3 (alebo niektorý nástupca EL3). Po štarte a prelete k Mesiacu pristane EL3 s krytom a potom sa vyloží z EL3. Zatiaľ sme nenavrhli presný mechanizmus vykladania krytu, pretože nevieme, ako bude EL3 presne vyzerať.
Jediné, čo sa použije na "stavbu" krytu, bude mesačný regolit ako radiačný štít. Nakoniec sa okolo krytu umiestni 16 vriec regolitu, ktoré poskytnú 0,5 metra radiačného štítu. Vrecia sa budú plniť pomocou rýpadla RASSOR. Denne premiestni až 700 kg regolitu. Každé vrece obsahuje 1 200 kg regolitu. Počas prvej misie sa naplnia len štyri vrecia okolo spacích priestorov, čo bude trvať 7 dní. RASSOR vždy zozbiera regolit a potom vyrazí po rampe k vrcholom vriec, kde regolit vysype. Po naplnení každého vaku bude musieť posádka rampu premiestniť. Zvyšok bude prebiehať v autonómnom režime.
Pokiaľ ide o konštrukciu prístrešku, používame najmä ľahký, ale pevný uhlíkový kompozit, ktorý nám umožnil znížiť celkovú hmotnosť.
V budúcnosti sa vrecia už nebudú používať na ochranu pred žiarením, ale na 3D tlač z regolitu. Môže sa použiť na výrobu garáží pre rovery a môže sa použiť na vytvorenie ochrany pre nafukovacie habitaty.
Na Mesiaci sa stretávame s viacerými typmi žiarenia, a to s GCR, SPE a sekundárnym žiarením, ktoré vzniká po interakcii GCR alebo SPE s materiálmi. Vzhľadom na krátke trvanie misie (14 dní) je dávka získaná z GCR prijateľná (ako vieme vďaka programu Apollo). Problémom by bolo, keby posádka vo vnútri bola zasiahnutá SPE. Hoci je pravdepodobnosť nízka, mohlo by to mať fatálne následky. Preto sa počas prvej misie pridá okolo priestorov posádky 0,5 m regolitového tienenia a počas ďalších misií sa doplní okolo celého krytu. To bude stačiť na ochranu pred menšími slnečnými búrkami. Keď sa misie predĺžia, bude potrebné pridať ďalšie tienenie proti veľkým búrkam.
Mikrometeoroidy sú v mesačnom priestore menej časté a orbitálny odpad sa tam vôbec nevyskytuje, takže 3 mm uhlíkového kompozitu a MLI ich zastavia. Pridaním tienenia regolitom sa bezpečnosť ešte zvýši.
Veranda slúži ako ochrana pred prachom. Jej interiér bude poločistý a slúži okrem iného ako úložný priestor pre veci, ktoré sa v module nemusia nachádzať. Astronauti sa pred vstupom do verandy dôkladne očistia. Prach, ktorý sa dostane dovnútra, odfiltruje systém oživovania atmosféry, konkrétne filter umiestnený v každom kanistri s hydroxidom lítnym. Výstup systému revitalizácie atmosféry je v priestoroch pre posádku.
Ďalším aspektom je tepelné prostredie. Počas pobytu posádky vo svetlách budú mať systémy krytu príkon 8 kW, ktorý je potrebné vyžiariť. Na vyžarovanie prebytočného tepla použijeme 10 m dlhý radiátor. Počas piatich dní tmy, keď posádka nie je prítomná, príde kryt o 48 kWh, ktoré musia dodať lítium-iónové batérie, aby systémy nezamrzli.
Čistý vzduch zabezpečuje systém kontroly atmosféry. Kyslík sa dodáva z tlakových nádrží pod tlakom 40 MPa. Na misiu je potrebných 23 kg kyslíka, s rezervou je v nádržiach 35 kg kyslíka. Ten sa dávkuje do sekcie revitalizácie vzduchu tak, aby koncentrácia v atmosfére bola 21%. CO2 sa odstraňuje pomocou LiOH. Posádka vyprodukuje za misiu 29 kg CO2, na ktorého zachytenie je potrebných 32 kg LiOH, po pridaní rezervy 48 kg.
Dusík bude potrebné doplniť kvôli únikom zo vzduchovej komory 10% za cyklus. V kryte bude zásoba 20 kg.
Potraviny sa dovážajú zo Zeme. Na každý deň sa pripravujú 3 jedlá, čo je spolu 84 jedál na misiu. Každé jedlo váži 0,8 kg.
Voda je jedinou komoditou, ktorá sa recykluje. Každý člen posádky spotrebuje denne 4,4 kg vody. Viac vody sa vyprodukuje ako spotrebuje, pretože vzniká pri reakcii LiOH s CO2 a pri dýchaní. Denne sa spotrebuje 8,8 kg čistej vody a vyprodukuje sa 12,7 kg. Voda, ktorá sa vyčistí, pochádza z toalety (moč) alebo z výmenníka tepla (atmosférický kondenzát). Kondenzát má dostatočne nízku koncentráciu látok, takže sa môže čistiť priamo pomocou priamej osmózy. Moč sa najprv vákuovo destiluje. To, čo zostane po priamej osmóze, sa opäť vyčistí pomocou vákuovej destilácie. Účinnosť systému je vyššia ako 80%, takže sa vždy vyrobí viac vody, ako sa spotrebuje.
Výkon základných systémov je 8 kW, čo je polovica výkonu, ktorý dokáže poskytnúť IROSA. Pri čiastočnej gravitácii sa nedá použiť bez úpravy, ale používa sa ako referenčný.
Odpad na Mesiaci je zložitá záležitosť, pretože ho nemôžeme nechať zhorieť v atmosfére ako v prípade ISS. Doprava vecí na Mesiac je tiež drahšia, takže s nimi treba zaobchádzať uvážene. Posádka vyprodukuje približne 20 kg odpadu s objemom 0,2 m3 za misiu. Hoci ho súčasný kryt nedokáže nijako recyklovať, ukladáme ho do kontajnerov a skladujeme ho v predsieni na ďalšie použitie. Odpad budú tvoriť najmä papierové a plastové obaly, prípadne zvyšky jedla, z ktorých sa dá získať uhlík, ktorý je na Mesiaci vzácny. Môžeme použiť plast, ktorý sa dá neskôr recyklovať a použiť na 3D tlač. Rovnakým spôsobom sa ukladá aj pevný odpad z toaliet, ktorý bude v budúcnosti cenný na pestovanie rastlín. Moč sa recykluje na pitnú vodu.
Na komunikáciu budeme používať súhvezdie Moonlight, cez ktoré sa budú posielať predovšetkým údaje z úkrytu. Napriek tomu bude mať štít možnosť komunikovať priamo so Zemou v obmedzenom režime. Mesačný svit budeme využívať aj na určovanie polohy. Vždy bude existovať možnosť, aby astronaut alebo rover komunikovali priamo s krytom, ale základnou voľbou je Moonlight, aj preto, že horizont z ľudskej výšky je na Mesiaci vzdialený len 2,4 km.
Ako sme uviedli na začiatku, hlavným cieľom tohto úkrytu je mať základ, na ktorom sa dá ďalej stavať, takže vedecké vybavenie je skôr minimalistické. Medzi hlavné oblasti záujmu preto patrí geológia a možnosti využitia miestnych zdrojov. Získané poznatky sa využijú pri ďalšom osídľovaní.
V kryte sa nachádza laboratórium s boxom s rukavicami na skúmanie povrchových vzoriek a ich prípravu na ďalšie experimenty. Rukavicový box obsahuje fluorescenčný mikroskop na skúmanie vzoriek. Rukavicový box je vyrobený tak, aby vzorky vôbec neprišli do kontaktu s vnútrom krytu. Ďalšou časťou laboratória je rastová komora, v ktorej sa skúma pestovanie rastlín v mesačnom prostredí. Skúmať možno napríklad pestovanie v regolite. Laboratórium má aj malú pec a lis, ktoré sa budú používať na testovanie spekania regolitu za rôznych podmienok a jeho následnej pevnosti. To poskytne cenné údaje, ktoré sa môžu ďalej využiť pri vývoji 3D tlače z regolitu.
Medzi nástroje určené na EVA patria kladivá, kliešte, sitá, jadrové vrtáky a ďalšie vybavenie na geologický prieskum. K dispozícii budú aj spektrometre na rýchlu analýzu hornín. Prístroje na meranie vesmírneho počasia alebo dopadov mikrometeoroidov môžu byť umiestnené v exteriéri základne.
V budúcnosti pribudnú lekárske prístroje, ďalšie prístroje na štúdium hornín, ako napríklad elektrónový mikroskop, a prístroje na štúdium fyziky a chémie v čiastočnej gravitácii. Neskôr sa na našej základni začne vykonávať astronómia.
Školenie bude zahŕňať predovšetkým učenie sa s jednotlivými systémami útulku. Je potrebné naučiť sa, ako sa správať v prípade poruchy a ako ju odstrániť. Ďalej sa budú trénovať jednotlivé operácie. Medzi hlavné ciele prvej misie patrí vytvorenie radiačného štítu z regolitu, preto sa bude trénovať práca v mesačnom exteriéri a práca s RASSOR-om. Poslednou oblasťou výcviku bude veda. Posádka musí absolvovať rozsiahly geologický kurz (ak na palube nie je geológ), aby sa z obmedzeného času venovaného vede získali čo najlepšie výsledky. Výcvik môže prebiehať aj vo vulkanických oblastiach tu na Zemi. Časť výcviku sa uskutoční aj počas parabolických letov, aby sa simulovala znížená gravitácia.
Prístrešok bude na povrch dopravený pomocou veľkého európskeho logistického nosiča, ktorý vynesie Ariane 6. Je možné, že Ariane NEXT bude k dispozícii v čase, keď bude kryt pripravený. Posádka bude štartovať zo zeme v Orione, ktorý vynesie SLS. Na Mesiaci prestúpi do lode Starship HLS, ktorú potom použije na pristátie. Úkryt bude vzdialený niekoľko desiatok kilometrov od Starship HLS a základného tábora Artemis, aby sa zväčšil polomer prieskumu Mesiaca a osídlenia Mesiaca ľuďmi. Posádka sa bude presúvať pomocou hermetického (v prípade núdze aj nehermetického) rovera. Na konci misie sa posádka vráti do základného tábora Artemis pomocou rovera a na Zem sa vráti pomocou vesmírnej lode HLS a Orionu.
English 
Chinese 
Czech 
Danish 
Estonian 
Finnish 
French 
German 
Greek 
Hungarian 
Italian 
Latvian 
Lithuanian 
Dutch 
Norwegian 
Polish 
Portuguese (Portugal, AO90) 
Romanian 
Slovak 
Slovenian 
Spanish 
Swedish 