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: AstroACI

American Collegiate Institute  Izmir    Turčija 15, 16, 17

Zunanji pregledovalnik za projekt 3d

Opis projekta

Glavno poslanstvo našega projekta Moon Camp je ustvariti samozadostno okolje na Luni, ki bo lahko delovalo kot raziskovalni center in vmesno izstrelišče za druge nezemeljske misije. Naš projekt je sestavljen iz več faz. V prvi fazi se bomo osredotočili na ustvarjanje majhnega okolja za preživetje astronavtov in gradnjo potrebnih sistemov z daljinsko vodeno opremo. V bližnjem kraterju bodo nameščeni jedrski reaktorji, za omogočanje gradnje pa bo postavljen rover s 3D-tiskalnikom. Dosežene bodo osnovne minimalne zahteve, kot so proizvodnja kisika/vode/hrane/energije in življenjski prostor za prihod astronavtov. Dodani/izgrajeni bodo večje glavno vozlišče, sistem za podporo življenja in bivalni prostori ter dodatni materiali, kot je rezervoar dušika za prihod astronavtov. Nato se bo začela druga faza. Ta faza se bo osredotočila na gradnjo drugih pomembnih sestavnih delov, ki so potrebni za delovanje taborišča. Ker je bilo okolje urejeno že v Prvi fazi, bodo prvi astronavti pripeljani za nadzor nad postavitvijo spalnice, botanike in živinoreje. Začeli se bodo izvajati prvi manjši poskusi in projekti. Naslednji korak bo Tretja faza, ki bo osredotočena predvsem na širitev in krepitev baze. Na primer, dodane bodo druge komponente in pripeljana transportna vozila, streha glavnega vozlišča bo okrepljena z izločenim titanom, zgrajeno pa bo tudi izstrelišče.

Kje želite zgraditi svoj Moon Camp?

Bazo želimo zgraditi na ekvatorialnem območju, med pristajališčema Apolla 14 in Apolla 12 (širina: -1,92, dolžina: -23,4). Za našo odločitev je veliko razlogov. Prvič, obilje elementov Ti, H3, H in Fe bi pomagalo pri gradnji struktur in upravljanju virov. Drugič, stopnja sončnega sevanja in potresov na Luni je nižja, zato bi bila življenjska doba baze daljša. Tretjič, prevoz med Zemljo, Luno in širše bi bil v primerjavi s poloma veliko hitrejši in lažji, saj bi bil gravitacijski privlak manjši. Četrtič, ker so bile seizmične meritve na teh območjih že prej celovito opravljene zaradi misij Apollo 12 in 14, bi bila struktura postavljena na trdnih temeljih. Nazadnje smo opazili, da se pri tehničnih projektih včasih spregleda psihologija. Postavitev baze na ekvatorialnem območju bi s čudovitim razgledom na Zemljo prispevala k morali astronavtov.

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

Naša zasnova bo temeljila na šesterokotni strukturi, ki je videti kot satovje. Razlogi, zakaj smo se odločili za razporeditev modulov v šesterokotni obliki, so, da je v šesterokotni mreži vsaka linija tako kratka, kot je le mogoče, če želimo veliko območje zapolniti s čim manjšim številom šesterokotnikov ali drugih geometrijskih oblik, šesterokotna oblika pa je ena od najmočnejših struktur v naravi. To je eden od razlogov, zakaj čebele v svojih panjih uporabljajo šesterokotnike. Šestkotna oblika je koristna tudi zaradi edinstvenih možnosti organizacije, 6 različnih in enako oddaljenih vogalov od središča za module. Dodatna prednost te zasnove je možnost razširitve. Ko bo družina rasla, bo torej mogoča simetrična in elegantna širitev. Naši moduli so optimalno zelo podobni modulom iglu. Moduli Iglu imajo krožno obliko, ki ustvarja Faradayevo kletko. Tako zagotavlja prednost zaščite električnih tokokrogov. Poleg tega bo vsak modul iglu vseboval majhne šestkotne luknje na stropu, ki bodo zbirale fotone in uporabljale sončno svetlobo za osvetlitev kolonije ob sončnih dneh. Stekleni ščit konkavne oblike bo preprečeval vstop gama in rentgenskih žarkov v notranjost ter zbiral valove 450-760 Nm v središču. Če si ogledamo plasti stene, ki taborišče ločujejo od vesolja, je razporeditev plasti naslednja: notranja ščitna pregrada, redundantni mehurji, kevlarska zadrževalna plast in zunanja lupina, ki je izdelana iz 3D-tiskanega regolita.

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

Ena od zunanjih nevarnosti so lahko trki asteroidov/meteorjev. Da bi se nanje pripravili, moramo vedeti, od kod bodo udarili. V raziskavi, ki smo jo opravili v zvezi z dimenzijami 28 kraterjev v bližini naše osnovne lokacije (https://docs.google.com/spreadsheets/d/1X8LtUiE-8PiYrjb2in_Q5fpt0OCZN_zeHwBFdxhZddI/edit?usp=sharing), smo ugotovili, da so razlike v naklonu stranic kraterjev na ekvatorialnem območju zelo majhne. Zato morajo biti vrhovi domislic najmočnejši, njihova izdelava iz zbranega regolita v kombinaciji z vgrajeno 3d tiskano strukturo ptičjih kosti pa bi bila ugodna. Druga grožnja bi bil lunin prah. Za premagovanje te grožnje bomo imeli pralni sistem, ki bo očistil obleke in opremo prahu, ter popolnoma preventivni izhodni sistem. Nazadnje, za zaščito pred sevanjem bomo v zunanji lupini, ki jo nameravamo izdelati v tretji fazi, uporabili svinec.

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

Naš lunarni tabor bo regolit uporabil kot vir vodika za pridobivanje vode. Zbirali bomo regolit, ki vsebuje 50-75 ppm vodika. Regolit bomo nato segrevali, dokler ne pride do izpuščanja plina. Nato bomo pridobljeni vodik iz regolita uporabili tako, da ga bomo zgoreli s kisikom, kar bo poganjalo tudi naš sistem kompostiranja v plovilu, ki reciklira biološke odpadke, ki nastanejo v bazi. Ta metoda ima seveda svoje težave, glavna pa je neučinkovitost metodologije. Da bi to nadomestili, uporabljamo sistem za regeneracijo vode, ki je precej podoben sistemu ISS. Ta sistem nam omogoča regeneracijo precej velike količine vode, med 70 in 85 odstotki vode, ki se uporablja za vzdrževanje življenjskih funkcij posadke.

Za astronavte smo določili dnevno količino kalorij 2700 kcal. Od tega bo 500 kcal iz treh jajc, 1000 kcal iz krompirja in 1200 kcal iz brokolija. Brokoli bo zadostil tudi potrebam po vitaminih in folni kislini. Astronavti bodo postavili hidroponični sistem za gojenje zelenja. Kar zadeva živinorejo, bodo astronavti svoje potrebe po beljakovinah in maščobah zadovoljili s prašičjim in piščančjim mesom ter jajci. Najprej se lahko komplet teh živali prinese normalno, po drugi stopnji pa bodo živali prinesli kot zarodke. Ti bodo rasli v umetnih maternicah v inkubatorjih, ki so v laboratorijih, pozneje pa bodo prepeljani v modul za vzrejo, kjer bodo rasli bolj naravno. To bo zmanjšalo stroške prevoza in prispevalo k znanosti. V primeru izrednih razmer bosta dodatno shranjeni hrana v pločevinkah in dodatna voda.

Za napajanje baze bo uporabljen jedrski fisijski reaktor. Reaktor bo kot gorivo uporabljal visoko obogateni uran, kot hladilno sredstvo pa bodo uporabljene toplotne cevi, napolnjene s tekočim natrijem (ki lahko prosto teče med 400 in 700 °C). Toplota, ki se bo prenašala skozi toplotne cevi, se bo prenašala na Stirlingove pretvornike, ki so nad sredico. Nad Stirlingovimi pretvorniki je vodni hladilnik iz titana. Ta zagotavlja hlad, ki je potreben za delovanje Stirlingovih motorjev. Stirlingovi motorji so linearni električni generatorji za proizvodnjo električne energije. Reaktor s kapaciteto 10 kwe bo na začetku uporabljen za napajanje roverjev brez posadke, dronov in podobnega, pozneje pa za napajanje drugih modulov, v katerih bo prebivala posadka s tremi ljudmi. 30-40 kwe je cilj. Glede na prostornino in težo reaktorja bo verjetno potrebnih več dobav, da se izpolnijo zahteve baze.

Zrak je sestavljen iz 78% dušika in 21% kisika. Dušik je treba najprej prinesti z Zemlje, če pa bodo naše raziskave o sestavi dušika uspešne, lahko razmislimo o dodatnih načinih. S pomočjo sistema ISS ECLSS bomo elektrolizirali vodo v vodik in kisik ter iz ogljikovega dioksida in vodika naredili metan. Sistem bo nameščen v sredini vozlišča in bo eden od naših virov kisika. Metan, pridobljen iz sistema, bo shranjen kot raketno gorivo na območju našega območja za izstrelitev raket. Načrtujemo tudi organske vire kisika, kot so botanične rastline in alge, npr. spirulina. Botaniki in alge bodo nameščeni neposredno na sredini našega glavnega vozlišča za enakomerno porazdelitev. V glavnem vozlišču bomo kot vir svetlobe uporabljali rdeče luči, ki bodo povečale proizvodnjo kisika v algah.

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

Glavni namen bo predvsem znanstveni. Z izgradnjo te baze nameravamo ustvariti objekt za izstrelitev raket in naseliti trajnostni habitat, ki bo neodvisen od sveta. Zaradi majhnega gravitacijskega polja Lune bi rakete, izstreljene z Lune na druge planete, porabile bistveno manj goriva. To bi znižalo stroške raziskovanja vesolja in posledično pospešilo znanost. V nadaljnjih fazah bi lahko na Luni zgradili celo objekt za izdelavo raket. Drugi namen bi bil bolj raziskati lunine vire. Med raziskovanjem smo ugotovili, da je o dušiku na Luni premalo informacij. Če bi potrebovali več informacij o elementih, kot je dušik, bi zmanjšali odvisnost tabora od Zemlje. Helij-3 je še en element, ki ga nameravamo raziskati. Ta element je na Luni v izobilju, na Zemlji pa je zelo redek, zato bi ga lahko uporabili kot gorivo v jedrskih fuzijskih elektrarnah.

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

Na taboru se bo uporabljal čas CEST, vse izmene pa bodo usklajene s 24-urnim časom. Po objektih bo veliko atomskih ur, ki bodo kazale čas, astronavti pa bodo imeli tudi ure za merjenje časa. V naši koloniji je za vsako osebo določena sistematična razdelitev nalog. Ključne zahteve po strokovnem znanju so inženir za prehrano, kmetijski inženir, rudarski inženir, inženir strojništva, astrobiolog itd. Jutranja rutina naših astronavtov bo specifična za njihove naloge/vloge, ostale naloge pa bodo opravljali skupaj.

Zdaj pa opišimo dan živilskega inženirja (FE). Najprej bo FE zajtrkoval. Prvi oddelek, ki ga bo FE obiskal, bo živinoreja. FE bo preveril življenjske funkcije živali in izpolnil obrazec, ki ga bodo preverili biologi na Zemlji. Nato bo živali nahranil. Nato bo FE preveril razvoj zarodka z odvzemom vzorca krvi po enemu piščancu in prašiču. Ko bo FE končal z beleženjem podatkov, bo še enkrat preveril življenjske funkcije v zraku, nato pa odšel in se prepričal, da so vrata pravilno zapečatena.

Preostali del dneva FE bo enak kot pri vseh ostalih. Opoldne ima skupina kosilo. Po kosilu se skupina še enkrat zbere in se pogovori o dnevnih rutinah, ki jim bodo pomagale pri druženju. Nato imajo astronavti dve uri prostega časa. Ne da bi zapustili tabor, lahko igrajo video/igre na deski, stopijo v stik s svojimi družinami in prijatelji, poslušajo glasbo, gledajo filme in se prepustijo čudovitemu razgledu na Zemljo. Ko se odmori končajo, se temperatura zunaj zmanjša na znosno raven. V popoldanskih urah bo ekipa sodelovala pri gradnji novih oddelkov. Nato bodo imeli večerjo. Po koncu izmene se vrnejo v izhodno komoro, da očistijo prah. Slečejo skafandre in se vrnejo v spalnico, da se preoblečejo (opremljen nosljivi računalnik, ki se uporablja za testiranje zdravstvenega stanja astronavtov, tj. krvnega tlaka, napetosti, stopnje mlečne kisline) . Nato se astronavti vrnejo v oddelke, za katere so odgovorni, in opravijo nočne preglede. FE bo preveril življenjske funkcije zraka, zarodkov in živali. Tudi drugi astronavti bodo opravili svoje dele.

Po končanih pregledih se bodo nekateri astronavti vrnili v spalnico, drugi pa bodo v primeru nujnih primerov ostali v nočni izmeni. Nekateri med njimi bodo ponoči delovali kot stražarji, da bi ponoči prevzeli nadzor in bedeli nad celotnimi sistemi. To se bo med astronavti ponavljalo in se bo vsako noč spreminjalo.



← Vsi projekti