moon_camp

Moon Camp Pioneers Galerija 2020-2021

V igri Moon Camp Pioneers je naloga vsake ekipe, da s programom Fusion 360 3D-oblikuje celoten lunin tabor. Razložiti morajo tudi, kako bodo uporabljali lokalne vire, zaščitili astronavte pred nevarnostmi vesolja ter opisali bivalne in delovne prostore.

Ekipa: PareDisen

Eton College  Eton, Windsor    Združeno kraljestvo 17

Zunanji pregledovalnik za projekt 3d

Opis projekta

Naš Moon Camp je bil zasnovan kot majhna znanstvena postojanka na Luni, ki potrebuje minimalen človeški prispevek za postavitev. Zasnovan je bil iz lahkih sestavnih delov, da bi zmanjšali stroške izstrelitve; glavna struktura je izdelana iz napihljivih materialov, praznih rezervoarjev za gorivo in glavnega telesa rakete, ki je te elemente prinesla na Luno. Skupno je za popolno postavitev tabora potrebnih pet raket, vključno s prevozom roverjev, notranjih potrebščin in dveh astronavtov. Uporabljene rakete so zgornje stopnje večjih nosilnih raket, ki so jih ponesle z Zemlje. Zaradi motorjev z usmerjenim potiskom imajo možnost navpičnega pristanka in lahko natančno pristanejo z uporabo navigacije glede na teren. Raketa, na katero so pritrjeni napihljivi habitati, pristane na dnu kraterja s premerom približno 30 m in globino 10 m. Ta krater se nato pokrije z luninim regolitom in ustvari območje brez nevarnega sevanja in vesoljskih odpadkov.

[Vsa nadaljnja sklicevanja na številke ustrezajo imenom telesa v datoteki .f3d]

Kje želite zgraditi svoj Moon Camp?

Naš lunin tabor se nahaja v kraterju s premerom približno 30 m in globino 10 m, ki ima razmeroma gladko dno. Na tisoče kraterjev s takšnimi grobimi značilnostmi je raztresenih po vsej Luni, ki jih je mogoče raziskati z obstoječim orbiterjem Lunar Reconnaissance Orbiter. Naš tabor bo v kraterju Shackleton v južnem polarnem območju Lune. Tu so visoka mesta, ki so osvetljena do 96% časa, kar je idealno mesto za sončne panele, ki jih tabor uporablja za pridobivanje energije. Poleg tega so v senčnih predelih tega območja v velikih količinah zaznali vodni led, ki je bistvenega pomena za vsako človeško prisotnost.

Kako nameravate zgraditi svoj Moon Camp? Opišite tehnike in materiale, ki jih boste uporabili.

Gradnja se začne, ko prva raketa (aluminijeva zlitina 6061) pristane v središču kraterja. Plošče za shranjevanje kupole [1] se s pomočjo eksplozivnih vijakov izstrelijo in odprejo zabojnik za shranjevanje kupole [2]. Zračno neprepustna kompozitna kupola iz kevlarja [3], ki je zapakirana v njej, se nato napihne s stisnjenim zrakom [4]. Kupola se razširi, da prekrije celoten krater in se na koncu nasloni na robove. Medtem se na podoben način odprejo tri komore za shranjevanje koles [5]. Še več stisnjenega zraka [6] napolni glavno hermetično telo rakete, ki potisne ven tri spoke [7] (pred tem se vse izprazni pod tlakom, da izhlapi in izloči preostalo gorivo). Spoke so prav tako narejene iz neprepustnega kompozita kevlarja, ki je odporen na trganje. Ko je vse napihnjeno, se podstavek prazne posode za tekoči kisik [8] odklopi, s čimer se odpre dostop do hidroponične farme [9]. Položaj rezervoarjev za tekoči kisik in gorivo [10] v raketi je spremenjen glede na tradicionalne zasnove raket, saj sta dvignjena na vrh, pri čemer se del s koristnim tovorom premakne na dno, ki nato poveže vretena. Vrata zračnih zapornic [11] so nameščena med rezervoarjema in na vrhu rezervoarja za gorivo. Vrata na vrhu rezervoarja za gorivo omogočajo neposreden dostop do zunanjosti. Rezervoar za gorivo tako postane zračna zapora.

Ostali potrebni elementi so na voljo v naslednjih treh raketah. Tudi te imajo plošče [12], ki jih je mogoče odstraniti z eksplozivnimi vijaki in pokrivajo njihove tovorne dele. Z vitli [13] lahko astronavti vse skupaj spustijo na tla, ko prispejo z luninim modulom.

Okolje na Luni je za astronavte zelo nevarno. Razložite, kako jih bo vaš tabor na Luni zaščitil.

Bivalni in delovni prostor za astronavte je v napihljivem Spokesu na dnu kraterja. Ta krater je pokrit z napihljivo kupolo, ki jo pozneje prekrijejo z luninim regolitom z vrtavkami Regolith Rover [14] [15]. Ta kombinacija blokira škodljivo sevanje in vesoljske odpadke ter vzdržuje stalno temperaturo pod njo, kar zmanjšuje obremenitve struktur. Druga nevarnost je nizka gravitacija. Čeprav bi lahko pomagala centrifuga, bi bila draga in težavna za prevoz, postavitev in vzdrževanje. Namesto tega bo vključena oprema za vadbo - in sicer tekalna steza [16] z elastičnim pasom in elastične uteži [17] - pomagala upočasniti razgradnjo mišic in kosti. Poleg tega bo telovadnica, skupaj s svetlobnimi luknjami v kupoli in komunikacijsko opremo [18], pomagala ohranjati duševno zdravje astronavtov, ki bi se v zaprtem, umetno osvetljenem okolju brez drugih človeških stikov zlahka poslabšalo.

Razložite, kako bo vaš lunarni tabor astronavtom zagotovil:
Voda
Hrana
Električna energija
Air

Eden od roverjev v našem luninem taboru je vodni rover [19], ki zbira sladko vodo. V ta namen uporablja šest jedrnih vrtalnikov [20], ki se zakopljejo v območja na Luni, kjer je bil zaznan vodni led (s pomočjo infrardečih senzorjev na krovu). Ko je vsako jedro napolnjeno, se vrtalniki umaknejo v glavno telo vozila Rover, ki se nato zapečati [21] in stisne tlak. S pomočjo sončne energije [22] se notranjost Roverja segreje [23], pri čemer izhlapi voda v vzorcih jeder. Ta para se kondenzira na hladni kupoli [24] na vrhu vozila Rover, zaradi česar steče v odstranljive posode [25]. Ko so ti zabojniki polni, jih astronavti vzamejo v notranjost, prazne uporabljene pa vrnejo na rover. Odpadna voda iz tušev in umivalnikov, urin in fekalije se odvaja v čistilnike [26], ki jo reciklirajo in s tem zmanjšujejo potrebe roverja.

Hidroponska kmetija se nahaja v rezervoarju za tekoči kisik ob pristanku, brez črpalke [27] in rastlin (en primer rastline je prikazan v datoteki - korito je treba napolniti do konca) [28], ki jih dodajo astronavti (prostornina sistema ni dovolj velika, da bi vplivala na zmogljivost rezervoarja). Voda se doda v rezervoar [29] na dnu rezervoarja, pomeša s topnimi hranili, ki zagotavljajo vse potrebe rastlin, in prečrpa do vrha spiralnega korita, od koder teče nazaj v rezervoar. Hranila se dopolnjujejo z mešanico živilskih odpadkov in fekalij v obliki prahu iz čistilnih naprav, ki se dopolnjujejo s paketi z Zemlje. Rdeče diode LED na spodnji strani korita osvetljujejo rastline z idealnimi valovnimi dolžinami za fotosintezo. Na krovu bo na voljo tudi zaloga prehranskih izdelkov MRE, ki so rezervni in omogočajo bolj raznoliko prehrano.

Skupna površina 48 sončnih panelov [30] je približno 150 m2, kar proizvede približno 200 kWh energije. Zaradi >90% sončne ekspozicije te delujejo skoraj ves čas, baterijska celica [31], ki se polni, pa vse skupaj ohranja v pogonu, ko se stemni. Energija se uporablja za luči, ogrevanje, čiščenje vode in zraka, hidroponsko črpalko in luči, zračno zaporo, radijsko anteno in sprejemnik ter druge naprave, kot so računalniki, masni spektrometri, 3D-tiskalniki, mikrovalovna pečica, hladilnik, grelniki itd.

Po pristanku raketo napolni stisnjen zrak z Zemlje in napihne spoke. Za napolnitev celotne prostornine 360 m3 sta potrebni dve jeklenki s stisnjenim zrakom, vsaka z 0,4 m3 zraka pri tlaku 7000 psi. Astronavti s seboj prinesejo štiri čistilnike CO2 [32], ki so razporejeni po celotnem habitatu. Ti absorbirajo ogljikov dioksid iz zraka s pomočjo poroznih zeolitov. Ko so zeoliti nasičeni, se vstavijo v majhno zračno zaporo [33], ki sprosti ogljikov dioksid (ko je izpostavljen vakuumu) in ga pošlje ven. Del vode, ki jo zbere vodni rover, se dovaja v elektroliter [34], ki proizvaja kisik, s katerim nadomesti dihanje astronavtov.

Razložite, kakšen bi bil glavni namen vašega luninega tabora (na primer: komercialni, znanstveni in/ali turistični nameni).

Naš Moon Camp je predvsem preizkus koncepta. Skoraj popolnoma avtomatizirana postavitev, ki zagotavlja skoraj takojšnjo zaščito pred nevarnostmi v vesolju, je nekaj, kar bi bilo zelo koristno za poznejše pionirje na Luni in Marsu. Ta tabor se bo začel kot znanstvena postojanka. Popolnoma opremljen laboratorij in rover z vrtinami bosta omogočala preučevanje kamnin, da bi ugotovili, kako jih je mogoče predelati v kovine za gradnjo proizvodnih obratov in vesoljskih plovil na kraju samem. Ker bodo ti postopki izpopolnjeni v okolju z nizko gravitacijo, je mogoče pričakovati, da se mu bo pridružilo še več podobnih taborov, ki bodo Luno spremenili v industrijski kompleks in ladjedelnico vesoljskih ladij. Tu zgrajena vesoljska plovila se bodo spopadala z manjšo gravitacijo kot Zemlja, z večjim zbiranjem vode pa bo mogoče vodik in kisik uporabiti za gorivo, ki jih bo poganjalo do vesolja zunaj cislunarnega prostora.

Opišite dan na Luni za svojo astronavtsko ekipo na taboru Moon Camp.

Astronavti začnejo dan s prebujanjem v svojih spalnih sobah z zavesami, nato pa se odpravijo v skupni prostor. Tuširajo se, uporabijo kopalnico in si pripravijo hitro umešana jajca. Po opravljenem delu jih čaka nekaj pregledov. Raven vode v čistilniku in elektrolitski napravi je dobra, zeoliti še niso nasičeni, moč sončnih panelov pa je nominalna. Astronavt ena, Virginia, se prostovoljno odloči, da bo šla danes ven in pobrala nekaj vzorcev, ki jih je sinoči zbral rover Coring Rover [35]. Astronavt dva, Mat, pa je medtem na dolžnosti v zaprtih prostorih. Virginia se odpravi v zračno zaporo nad hidroponično farmo in si obleče vesoljsko obleko [36]. V zračni zapornici se sprosti tlak in ona se pojavi v zgornjem središču kupole. Kupola zlahka vzdrži njeno težo, ko se odpravi do roverja za izkopavanje. Pobere vzorce in se vrne v notranjost.

Mat medtem skrbi za kmetijo. Dopolni hranila v hidroponski raztopini ter za kosilo nabira solato in paradižnik. Ko Virginija odide, se odloči, da se bo pogovoril s svojo družino na Zemlji. Uporabi računalnik v laboratoriju Spoke [37].

Ko si Virginia sleče obleko, odnese vzorce kamnin v laboratorij. Tu jih vstavi v IR-spektrometer [38] in ugotovi, da vsebujejo veliko železovega oksida. Nato gre na kosilo z Matom.

Popoldne opravijo nekaj vaj. Pol ure na tekaški stezi z elastičnimi naramnicami in nekaj ponovitev na napravi z elastičnimi utežmi kasneje gre Virginia segrevati železov oksid v peči [39], pri čemer nastane železo in veliko nečistoč. Začne razmišljati, kako bi jih ločila v okolju z majhno gravitacijo ali odvečnim zrakom. Medtem ko to počne, Mat preizkusi svojo zasnovo

avtonomni proizvodni robot, ki lahko 3D-tiska kovine na kraju samem samo z rudo kot vhodnim materialom. Danes se ukvarja z vprašanjem, kako doseči, da kovina pride iz šobe tiskalnika pri nizki gravitaciji. Virginiini preboji na področju čiščenja bodo ključni za uspeh tega robota.

Pred večerjo in spanjem astronavti opravijo vrsto zdravstvenih testov, da bi pridobili podatke o vplivu nizke gravitacije na človeško telo [40].



← Vsi projekti