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: Moon_Squad

Gimnazija am Wall  Verden    Nemčija 16, 17

Zunanji pregledovalnik za projekt 3d

Opis projekta

Naši mesečni tabori  glavni namen je varna in odgovorna postojanka za ljudi na Luni. Želimo dati človeštvu nov navdih za povečanje zanimanja za območja daleč od naše Zemlje in pokazati nove tehnične možnosti. Vključiti moramo mlade, ki se navdušujejo nad vesoljskim razvojem, da bi dosegli nove velike mejnike.

Na splošno je naš Moon camp sestavljen iz posameznih modulov v obliki satovja, ki zagotavljajo modularnost osnove in omogočajo razširitev našega tabora. Razvoj tabora je zelo prilagodljiv, saj rover za 3d tiskanje omogoča možnost tiskanja modulov po potrebi.

Poleg tega bomo imeli na voljo parkirni prostor za naše roverje in izstrelišče za oskrbovalne in evakuacijske rakete, ki je zaradi varnosti naših astronavtov oddaljeno od tabora.

Tabor in posadko zaščitimo pred nevarnostmi, medtem ko ključne module namestimo v lunino zemljo, da zagotovimo naravno zaščito pred mikrometeoriti in sevanjem.

Poleg tega so posamezni moduli med seboj ločeni s posebnimi vrati, ki jih je mogoče v nevarnih razmerah zapreti.

Na začetku gradnje taborov je na voljo le majhna količina sredstev. Zato je tabor prvih nekaj let odvisen od zalog z Zemlje. Na koncu želimo razviti popolnoma samozadosten tabor, ki bo v prihodnosti postal še bolj neodvisen. 

Kje želite zgraditi svoj Moon Camp?

Odločili smo se, da bomo tabor zgradili na območju severnega tečaja, saj je v globokih kraterjih na voljo vodni led.

Poleg tega so temperature na Luninem severnem polu zunaj kraterjev zelo blage, sonce pa sije skoraj ves dan, kar zagotavlja del proizvodnje energije.

Hkrati smo tabor postavili na robu kraterja, da bi zmanjšali možnost udarcev meteoritov in sevanja. Kljub temu tabor zgradimo tik ob robu kraterja, da preprečimo popolno temo v bazi in da bi dosegli vse pomembne tehnične naprave, ki so nameščene zunaj kraterja. Sčasoma smo del luninega tabora postavili v steno kraterja, da bi povečali varnost.

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

Na Luno bodo najprej poslali avtonomni rover, ki bo rudaril lunino zemljo. S posebnim proizvodnim postopkom, ki ga trenutno razvijamo na Zemlji, bomo zemljo naredili uporabno za 3d tiskanje roverja, s katerim bomo izdelali lupino za module. Ta metoda prihrani veliko časa in stroškov ter astronavte obvaruje pred sevanjem, ki bi ga utrpeli, ko bi morali zgraditi tabor.

Poleg tega rover v steno kraterja izkopava jamo, v kateri bodo nameščeni najpomembnejši moduli.

Znotraj natisnjenih lupin bo Rover zgradil poseben in zelo trpežen plastični mehurček z aluminijastim okvirjem, ki bo ustvaril varno okolje za prve astronavte.

Po izgradnji varnega prostora za astronavte se v taborišče na Luni pošlje oprema za vitalne module, ki vključuje sisteme za vzdrževanje življenja ter prvo oskrbo z zrakom in hrano.

Na začetku bo imel Moon camp petčlansko posadko, da bi zagotovili strokovnjaka za vsako pomembno področje, kot sta inženirstvo ali medicina.

V prihodnosti bo tabor postal večji, da bo podpiral več kot 10 oseb.

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

Velik izziv predstavljajo sevanje vesolja in trki meteoritov, ki bi lahko uničili pomembne module in ogrozili posadko. Zato najpomembnejše module zgradimo v jami v steni kraterja. 

Hkrati so preostali moduli, ki niso nameščeni v steni kraterja, zaščiteni s plastjo  lunine zemlje (76 centimetrov je dovolj, da se moduli zaščitijo pred sevanjem) nad moduli. 

Poleg nevarnosti, ki jih povzroča vesolje, je posadka obremenjena tudi z izolacijo od ljudi na Zemlji, zato ima s prijatelji in družino na Zemlji stalne stike prek srečanj v navidezni resničnosti. Da bi posadko zaščitili pred zmanjšanjem mišične mase, imajo vsak dan določen čas za treninge.

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

Lokacija našega luninega tabora je izbrana premišljeno, saj se v globokih predelih kraterja nahaja vodni led. Zato bi se lahko do tal kraterja pripeljali z avtonomnim roverjem, ki s posebnim ojačanim vrtalnikom izkoplje vodni led in ga prepelje v tabor. V delih kraterja ni svetlobe, zato je treba rover poganjati z baterijami. Vodni led se bo talil s pomočjo odpadne toplote iz atomskega reaktorja in usmerjene sončne svetlobe.
Hkrati s proizvodnjo vode izvedemo metanacijo, s katero ogljikov dioksid v dihalnem zraku pretvorimo v vodo. Drugi produkt reakcije je metan, ki bi ga lahko uporabili kot raketno gorivo za plovila Starship družbe SpaceX.
Nastajajoča voda nima hranilnih snovi, zato hranilno raztopino za vodo in rastline dobimo iz zemlje.

Hrana na začetku tabora mora biti standardna astronavtska hrana, v prihodnosti pa bo pridelana v rastlinjaku. Ta rastlinjak nima oken, saj bi bila zaradi sevanja potrebna zelo debela plast stekla.

Načelo naše pridelave hrane temelji na "podzemnem kmetovanju", pri katerem sončno svetlobo posnema svetloba LED, zemlja pa je narejena iz rastnega substrata. Hranilna raztopina omogoča visok donos pridelka. Fekalije se uporabljajo kot gnojilo.

Gojišče je sestavljeno iz lesnih vlaken in je zelo lahko, zato ga je mogoče zlahka poslati na Luno. Namakanje je avtonomno. Tudi hrana se proizvaja po enakem načelu, kot je bilo razvito na postaji "Neumayer_station" na Antarktiki.

Vendar pa nekatere beljakovine, ki jih potrebujemo za življenje, pošiljamo z Zemlje. Zato ni mogoče doseči popolne neodvisnosti.

Na površini Lune je na voljo veliko sončne svetlobe, ki jo bodo sončni kolektorji pretvorili v energijo. Kljub temu bi potrebovali veliko sončnih kolektorjev, da bi proizvedli dovolj energije, zlasti za postopke rudarjenja in gradnje roverjev. Poleg tega menimo, da je sekundarni vir energije obvezen, npr. v primeru padca meteorita v polje sončnih kolektorjev, ki bi lahko povzročil življenjsko nevaren padec moči.

Zato se glavna energija pridobiva iz atomske energije, ki temelji na podmorskem tlačnem vodnem reaktorju. Odpadna toplota se uporablja za ogrevanje tabora in za zagotavljanje potrebne toplote pri metanaciji. Pozneje toploto uporabimo za taljenje vodnega ledu.

Poleg tega se za shranjevanje energije uporabljata vodik, ki nastaja pri elektrolizi, in metan iz metanizacije, za mobilno opremo (roverje itd.) pa bomo potrebovali baterije.

Da bi čim bolj zmanjšali prevoz zraka z Zemlje, smo glavni kisik proizvajali na Luni.
Z elektrolizo izkopani vodni led ločimo na vodik in kisik. Kisik lahko uporabimo za dihanje.
Poleg tega iz lunine zemlje ločimo rude na kisik in kovinski prah, ki se uporablja za 3d tiskanje.

Velik del uporabljenega zraka želimo ponovno uporabiti, zato ga usmerimo v rastlinjak, kjer CO2 reagira z rastlinami pri fotosintezi in ustvarja kisik.

Poleg tega sadimo rastline, ki filtrirajo strupene pline, kot je formaldehid. Uporabiti želimo na primer zelene lilije, ki imajo velik filtrirni učinek (v skladu s "študijo čistega zraka", ki jo je izvedla NASA).

Da bi v taboru ustvarili podoben zrak za dihanje kot na Zemlji, na začetku v tabor pošljemo dušik.

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

Na začetku se lunin tabor uporablja le za znanstvene namene. Ena od bistvenih raziskav je dokumentiranje dolgoročnih posledic bivanja v taboru. Misije na ISS niso trajale dlje kot eno leto. Zato posledice dolge izolacije na Mesečini za prihodnje misije, npr. na Mars, niso znane. Hkrati ni veliko znanja o tem, kako astronavtom zagotoviti hrano in energijo, ki sta potrebni za kolonizacijo Marsa. 

Poleg tega je treba naše lunarno taborišče preizkusiti kot tovorno dvorišče za prihodnje misije. 

Poleg tega želimo zgraditi radijski teleskop, s katerim bi lahko odkrili nova odkritja v vesolju in pridobili informacije za fizikalne probleme. 

Stroški tabora so visoki, zato bi ga lahko obiskalo nekaj turistov. Konec koncev bi moral tabor mlade navdušiti tudi za razrede STEM in industrijo. 

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

Da bi omogočili najboljše znanstvene raziskave in raziskovanje ter predpisano oskrbo in varnost, bodo posadko luninega tabora sestavljali astronavti, ki imajo široko paleto znanja z različnih področij. Astronavti bodo delali v izmenah, tako da bo budnih dovolj oseb, da se bodo lahko v nujnih primerih odzvali na morebitne nevarnosti. Različne izmene se prekrivajo za eno uro, tako da lahko astronavti v izmenah skupaj ocenijo vse dogodke. Prilagodili se bomo običajnemu 24-urnemu zemeljskemu dnevu s 13-urnimi izmenami. 

Ob začetku izmene se astronavti zbudijo, zajtrkujejo in se pripravijo na delo. Vsak dan astronavti delajo v laboratoriju in izvajajo poskuse. Nato sestavijo protokol za varno shranjevanje vseh rezultatov. 

Hkrati se posadka zavezuje, da se bo vsaj dve uri na dan ukvarjala s športom, da bi zmanjšala izgubo mišic in kostne gostote, ki je posledica nizke gravitacije.

Pozneje imajo astronavti na voljo prosti čas, v katerem lahko navežejo stike z osebami na Zemlji, da bi zmanjšali psihološki stres zaradi izolacije. 

Poleg tega inženirji vsak dan nadzorujejo vse sisteme v taboru, da bi uravnavali moč reaktorjev in hladili gorivne palice.

Poleg tega je treba ohraniti delovanje vitalnih sistemov in preveriti raven kisika, da se v primeru visoke ravni CO2 aktivira metanizacija. Rastline so tudi dokazane in jih je mogoče pobrati, ko so dovolj velike.

Astronavti so se zavezali, da bodo dvakrat na teden obiskali zdravnika na postaji in opravili rutinske preglede.

Da bi imeli možnost evakuirati tabor v primeru nesreče ali pripeljati poškodovanega člana posadke na zemljo, je treba preveriti in pripraviti evakuacijsko raketo. Na splošno je treba pripraviti rakete, ki oskrbujejo tabor ali prinašajo poskuse nazaj na Zemljo.

Na splošno so vsi roverji in modul preverjeni, da vsi sistemi delujejo.

V nujnih primerih opozorilna sirena v nadzornih modulih misije v taboru opozarja na težavo, ki jo je treba takoj rešiti. 

Ta vsakodnevna rutina omogoča odgovorno delovanje našega luninega tabora in vključuje vse pomembne vidike za zagotavljanje varnosti posadke. V taboru se upošteva običajni ritem Zemlje, da bi astronavtom zagotovili normalen dan.



← Vsi projekti