moon_camp
odkrivanje interaktivne slike

Moon Camp Pioneers 2022 - 2023 Galerija projektov

 

V igri Moon Camp Pioneers je naloga vsake ekipe, da s pomočjo izbrane programske opreme 3D-oblikuje celoten lunin tabor. Razložiti morajo tudi, kako bodo uporabili lokalne vire, zaščitili astronavte pred nevarnostmi v vesolju ter opisali bivalne in delovne prostore v svojem luninem taboru.

Terra Mimesis

  Drugo mesto - Države članice, ki niso članice ESA

Özel Bahçeşehir Koleji Fen ve Teknoloji Lisesi  Samsun-Turčija    Turčija 14, 16, 17   6 / 3 Angleščina
Programska oprema za 3D oblikovanje: Fusion 360



1.1 - Opis projekta

Naš lunin tabor, ki ga je v celoti zasnovala naša ekipa, je postavljen med kraterjema Shackleton in Shoemaker in med znanstvenimi raziskavami gosti 4 astronavte. Glavna baza, na katero so pri oblikovanju močno vplivali listi rastlin, ima plasti, ki ustrezajo različnim namenom, in je sestavljena iz 6 različnih delov. V prvem od teh delov so delovni prostori astronavtov, v drugem so sistemi za elektrolizo in čiščenje vode, v tretjem so osebni prostori astronavtov, četrti vključuje skupne prostore astronavtov, peti vsebuje prostor za material in skladišče, zadnji pa je kmetijski prostor. Poleg glavne baze sta še garaža in observatorij, njuno zasnovo so navdihnile lupine oklepnikov, lunarni modul in robotske roke za 3D-tiskanje. Za potrebe baze, kot sta voda in kisik ali ravnanje z odpadki, so bili v bazo nameščeni različni sistemi; za komunikacijo je bil izdelan hibridni komunikacijski sistem, za zagotavljanje energije so bili na bazo in različna območja nameščeni sončni kolektorji, za pomoč astronavtom med misijo pa so bili oblikovani roverji.

1.2 - Zakaj želite zgraditi lunin tabor? Razložite glavni namen vašega luninega tabora (na primer znanstveni, komercialni in/ali turistični nameni).

Z načrtovanim taborom na Luni nameravamo narediti velik korak na poti človeštva na Luno. Lunarna baza, ki smo jo za zdaj dokončali, je namenjena znanstvenim raziskavam, vendar se lahko to v prihodnosti spremeni. Zamisel o naši bazi, izdelani v tej fazi, je bila razvita le za 4 astronavte. Ta zasnova vključuje laboratorije in vire, v katerih lahko astronavti delajo na področju astrofizike, kemije, biologije in kmetijstva. Vendar pa je z modularno strukturo naše baze mogoče razširiti zasnovo in povečati radij njenega namena. S širitvijo baze v poznejših fazah se lahko naša baza odpre za komercialne namene, da bi svetu pokazala, kakšno je življenje v vesolju. V še kasnejših fazah se lahko naša baza poveča, tako da bodo možne turistične odprave.

2.1 - Kje želite zgraditi svoj Moon Camp? Pojasnite svojo izbiro.

Tabor na Luni nameravamo postaviti na južnem polu, natančneje med kraterjema Shackleton in Shoemaker. Naš glavni razlog za izbiro lokacije baze med tema dvema kraterjema je, da izkoristimo prednosti obeh kraterjev. Študije kažejo, da krater Shoemaker vsebuje ogromno zamrznjene vode, vodika in mineralov. Zato lahko zamrznjeno vodo uporabljamo za pitje, vodik za pridobivanje vode in energije, minerale pa za znanstvene raziskave. Po drugi strani pa temperaturne vrednosti v kraterju Shackleton manj nihajo. Krater dobiva sončno svetlobo neprekinjeno skoraj 2 meseca in 90% dneva, kar pomeni, da lahko s sončnimi kolektorji prihranimo več energije za naš lunin tabor. Ker je razdalja med kraterjema približno 60-65 km, bo med njima mogoče potovati. Predvideva se tudi, da bo vreme na izbrani lokaciji delno boljše, kar bo zmanjšalo neugodne razmere na minimum.

2.2 - Kako nameravate zgraditi svoj Moon Camp? Razmislite, kako lahko izkoristite naravne vire Lune in katere materiale boste morali prinesti z Zemlje. Opišite tehnike, materiale in svoje oblikovalske odločitve.

Gradnja našega luninega tabora bo vključevala dve različni misiji, imenovani A in B. Misija A bo izvedena avtonomno, ne da bi astronavti stopili na Luno. To fazo bodo izvajali posebej zasnovani roverji in robotske roke za 3D-tiskanje, ki bodo uporabljali gradbene materiale, kot sta beton in ETFE z Zemlje. Najprej bo rover grader pripravil teren, primeren za bazo, in zbral lunarno zemljo. Nato bodo avtonomni roverji in robotske roke začeli graditi bazo. Notranji sloj naše baze bo narejen iz betona, ki je sestavljen iz lunine zemlje. Nato bo osrednja plast izdelana iz ETFE, zunanja plast pa bo izdelana iz lunine zemlje, ki bo preoblikovana v uporabno obliko za 3D-tiskanje. Obris naše baze se bo zaključil z namestitvijo solarnih panelov na strehe. Splošno zasnovo naše baze so navdihnili listi. Trislojna struktura našega sedeža je bila pridobljena iz njihove večplastne teksture, medtem ko so bili hodniki baze replicirani iz živic. Poleg tega je zasnovo naše garaže in opazovalnice navdihnila sposobnost oklepnikov, da se zaščitijo s svojim ščitom. Ta zasnova je omogočila tudi zložljivo strukturo, kar nam je pomagalo pri varčevanju s prostorom. Poleg tega je bila naša zasnova baze sestavljena ob upoštevanju modularnosti in trajnosti, kar nam je omogočilo razširitev baze, kadarkoli smo si to zaželeli. V okviru misije B bodo astronavti pristali in ročno postavili vse lastnosti, kar bo pomenilo začetek življenja na Luni.

2.3 - Kako vaš lunarni tabor varuje astronavte in jim zagotavlja zavetje pred ostrim okoljem na Luni?

Astronavti, nameščeni v taboru na Luni, bi bili izpostavljeni ostremu okolju, ki bi lahko ogrozilo njihovo zdravje in varnost. Med najpomembnejšimi izzivi, s katerimi bi se morali soočiti, je zagotavljanje zaščite in zavetja pred ekstremnim luninim okoljem. Da bi to dosegli, je naša ekipa podrobno analizirala in iskala okoljska vprašanja, s katerimi bi se lahko soočili v našem luninem taboru. Našteli smo primarne dejavnike, ki jih je treba upoštevati kot toplotno izolacijo ter zaščito pred meteoriti in sevanjem. V tej smeri smo poiskali rešitve za vsako ugotovljeno težavo in te rešitve vgradili v našo zasnovo, natančneje v strukturo naše baze. Če na splošno pogledamo izbor materialov, smo iskali štiri glavne značilnosti. Te so bile določene kot odsevni materiali, ki odbijajo sončno svetlobo na luninem površju in ščitijo temperaturo, toplotnoizolacijski materiali, ki preprečujejo izgubo toplote v notranjosti, trajni materiali, ki bodo tvorili zunanje plasti tabora, in lahki materiali, ki bodo nameščeni na temeljih za lažjo namestitev baze. O tem, kateri materiali bodo ustrezali posameznim značilnostim, smo se odločili tako, da smo jih dodatno razvili in raziskali. Odločili smo se za uporabo lunine zemlje kot odsevnega materiala. S to plastjo, ki se nahaja na najbolj zunanjem delu baze, smo zagotovili tudi toplotno izolacijo in zaščito pred meteoriti. Material etilen tetrafluoretilen (ETFE), ki bo tvoril srednjo plast baze, bo s svojo visoko temperaturo taljenja povečal trdnost tudi pri tanki in lahki plasti, v prid pa nam bodo tudi odpornost na visokoenergijsko sevanje, možnost recikliranja in dolgotrajne lastnosti tega materiala. Najbolj notranja plast betona bo zagotavljala osnovno radioaktivno izolacijo baze. Do enometrska plast bo bazo zaščitila pred gama in rentgenskimi žarki. Naši sistemi za čiščenje zraka in vode bodo poskrbeli tudi za varnost astronavtov v bazi.

3.1 - Kako bo vaš tabor na Luni astronavtom zagotovil trajnostni dostop do osnovnih potreb, kot so voda, hrana, zrak in energija?

Voda: Voda je ključnega pomena za življenje v taborišču. Sprva bodo potrebno količino vode prinesli z Zemlje. Zgrajen bo tudi sistem za upravljanje z vodo, ki bo neprekinjeno krožil po bazi. Ta sistem bo čistil urin, znoj, vlago itd. S čiščenjem bomo reciklirali 90% vode. Lunin vodni led je še ena možnost za uporabo kot vodni vir. Vodni led bomo odvažali z roverji in ga shranjevali za uporabo, ko ga bomo potrebovali.

Hrana: Sprva bodo astronavti uživali hrano, ki so jo prinesli z Zemlje. Poleg tega bo sveža hrana zagotovljena z aeroponsko metodo kmetovanja. Z aeroponičnim kmetijstvom se bo prihranilo 95% vode, rast pa bo trikrat hitrejša kot pri tradicionalnem kmetijstvu. Naš cilj je ustvariti zdravo prehrano za astronavte. Načrtovali smo gojenje krompirja, špinače, fižola itd, ki imajo visoko hranilno vrednost in jih je enostavno gojiti.

Zrak: Naš sistem recikliranja vključuje sistem za upravljanje zraka. Potrebna količina vode iz sistema za upravljanje vode se pošlje v elektrolizo. Z elektrolizo se ločijo molekule vodika in kisika. Kisik, ki je postal primeren za dihanje, se bo razporedil po naši bazi. Preostali vodik bo uporabljen za proizvodnjo vode z našim sistemom Sabatier. K sistemu za upravljanje zraka bo prispeval tudi cikel fotosinteze rastlin.

Moč: Napajanje je ključnega pomena za zagotavljanje neprekinjenega delovanja baze. Načrtovali smo, da bomo na vrhu naše baze namestili sončne celice N-Type IBC, ki imajo učinkovitost 23%. Poleg tega bodo koncentrirani sončni paneli (CSP), ki sončno svetlobo pretvarjajo v toploto in jo skladiščijo, nameščeni v kraterju Shackleton, saj je ta lokacija skoraj vedno izpostavljena sončni svetlobi. Ta sistem pomembno prispeva k bazi, saj je obnovljiv in zelo učinkovit.

3.2 - Kako bo vaš tabor na Luni ravnal z odpadki, ki jih bodo ustvarili astronavti na Luni?

Ravnanje z odpadki je v naši lunini bazi bistvenega pomena. Že od samega začetka so bili naši načrti upravljanja zasnovani tako, da so bili izdatki za odpadke čim manjši, saj smo sledili politiki "nič odpadkov". Po drugi strani pa je treba, dokler obstajajo različne vrste odpadkov, uporabljati različne metode za zmanjševanje in odstranjevanje posameznih odpadkov. Nastale organske odpadke je mogoče pretvoriti v gnojila. To bo zagotovilo toploto in energijo, ki bo izhajala za ogrevalni sistem baze. Proizvedena gnojila se lahko uporabijo tudi za študije zasaditve. Poleg tega se bodo uporabni odpadki, kot je plastika, uporabili za potrebe našega tabora, in sicer tako, da se bodo uporabili za dobavo filamentov v 3D-tiskalnikih. Po drugi strani pa se lahko z različnimi načini uporabe uporabijo tudi nespremenljivi trdni odpadki. Te odpadke bomo poslali v zemeljsko ozračje in poskrbeli, da bodo s sežiganjem uničeni.

3.3 - Kako bo vaš lunarni tabor vzdrževal komunikacije z Zemljo in drugimi lunarnimi bazami?

Da bi izpolnili različne zahteve za vesoljsko komunikacijo, kot sta zanesljivost in zakasnitev, smo se odločili, da v našem taboru na Luni ustvarimo hibridno komunikacijsko strukturo, kjer te zahteve izpolnjujejo različni sistemi. Osnovna metoda bodo radijske komunikacije, kot pri prejšnjih lunarnih misijah. Ker je hitrejša, lahko laserski komunikacijski sistem uporabimo, kadar je potrebna takojšnja komunikacija. Za te sisteme morajo obstajati zemeljska postaja na Zemlji ter oddajnik in antena na Luni. Položaj zemeljskih postaj mora biti blizu ekvatorja z jasnim pogledom na južno nebo, da bi imeli neprekinjen pogled na taborišče. Nazadnje ima lahko tabor tudi rezervni sistem, ki podpira satelitsko komunikacijo, ki je najbolj varna in preučena metoda. Zahtevani satelit je lahko nameščen v Lunini orbiti, s čimer se lahko vzdržuje tudi komunikacija med drugimi luninimi tabori.

4.1 - Na katero znanstveno temo (teme) bi se osredotočila raziskava v vašem luninem taboru? Razložite, katere poskuse nameravate izvajati na Luni (na primer na temo geologije, okolja z nizko gravitacijo, biologije, tehnologije, robotike, astronomije itd.)

Naš tabor na Luni bi bil edinstvena priložnost za znanstveno raziskovanje, saj bi ponujal edinstveno okolje za izvajanje raziskav na različnih znanstvenih področjih. Vsebine, ki bodo vključene v študije, ki se bodo izvajale v našem luninem taboru, bodo zagotovo vključevale strukturo in okolje Lune. Glavni dejavnik takšnih študij bo morda lunina zemlja. Lunina zemlja naj bi se lahko uporabljala za proizvodnjo kisika in goriva. To je lahko področje, ki ga bodo preučevali naši taborniki. S preučevanjem zemlje in kamnin, odvzetih z luninega površja, je mogoče raziskati minerale in podobne snovi ter opraviti raziskave o tem, za kaj se ti materiali lahko uporabijo. Poleg snovi lahko raziskujemo tudi sledi življenja. Hkrati lahko astronavti analizirajo in odkrijejo več podrobnosti o nastanku Lune. Poleg tega je mogoče na lunini zemlji opraviti študije zasaditve. Nadalje je mogoče preučiti uporabo različnih mikroorganizmov v luninem kmetijstvu ali pa raziskati različne metode, ki bi omogočile kmetijstvo na luninih tleh in v luninem okolju. Med delom na teh področjih je mogoče izdelati najnovejšo in razvito kartografijo Lune in njenih geoloških značilnosti. Nazadnje se lahko izvajajo tudi študije o psihologiji astronavtov v bazi. Psihološke spremembe in razvoj teh posameznikov, ki bodo dolgo časa živeli v izolaciji v drugačnem okolju, je mogoče spremljati s komunikacijo s svetom. Hkrati se lahko astronavtom omogoči, da med bivanjem v vesolju vodijo dnevnik ali vlog, kar bo podpiralo to delo, in tako ustvariti vir o tem, kakšno je življenje v vesolju.

5.1 - Kaj bi vključili v program usposabljanja astronavtov, da bi jih pripravili na polet na Luno?

V taboru na Luni bodo astronavti v izolaciji vstopili v neznano okolje in opazovali, kako se planet, na katerem so preživeli vse svoje življenje, krči v majhno modro in zeleno kroglo. Dejstvo je, da imajo lahko te ogromne spremembe v življenju astronavtov sčasoma tako fizične kot duševne posledice. Zato se morajo astronavti udeležiti programa usposabljanja, ki zagotavlja, da so popolnoma pripravljeni na fizične in duševne izzive življenja in dela na Luni. Naša ekipa je za astronavte pripravila preizkus programa, ki bo trajal približno 3 leta. V prvi fazi bodo astronavti eno leto opravili splošno usposabljanje o življenju v vesolju. V poznejših fazah bo vsak astronavt opravil podrobno usposabljanje za svojo specialnost. Prva faza usposabljanja bo vsebovala dve pomembni področji: duševno zdravje in telesno pripravljenost. Pri telesnem usposabljanju se bodo astronavti seznanili s težkimi pogoji na Luni, na primer, kako se prilagoditi gibanju ali zmanjšati izgubo mišic v pogojih nizke gravitacije. Po drugi strani morajo vsi astronavti opraviti osnovno usposabljanje za ravnanje s sistemi, ki se uporabljajo v bazi in drugih vesoljskih plovilih, hkrati pa se morajo usposobiti za ukrepanje ob morebitnih okvarah. Vsi astronavti bi morali poznati tudi prvo pomoč in osnovne zdravstvene informacije. Z duševnim usposabljanjem se bodo astronavti naučili spoprijeti z izolacijo, hkrati pa bodo spoznali timsko delo ter izboljšali svoje komunikacijske sposobnosti in sposobnost reševanja problemov, saj bodo imeli v taboru več ljudi, ki bodo spremljali njihovo življenje. Ko se bodo astronavti naučili potrebnih veščin, se bodo udeležili usposabljanja o svojih specialnostih, kot so bioinženirstvo, kemijsko inženirstvo ali letalsko inženirstvo, in o tem, kako jih lahko uporabijo na Luni. Usposabljanje astronavtov se ne bo končalo, ko bodo pristali na Luni, ampak se bo nadaljevalo s komunikacijo, ki bo zagotovljena s strokovnjaki na Zemlji, kot so psihiatri.

5.2 - Katera vesoljska vozila bo potrebovala vaša prihodnja misija na Luno? Opišite vozila, ki jih najdete v svojem Moon camp, in razmislite, kako boste potovali na Zemljo in z nje ter raziskovali nove destinacije na površju Lune.

Naše potovanje v vesolje se začne z vesoljskim plovilom, sestavljenim iz poveljniškega, servisnega in lunarnega modula. Poveljniški modul bo osrednji del, v katerem bodo astronavti upravljali vesoljsko plovilo. V servisnem modulu bodo shranjeni motor, gorivo in vsa oprema, ki se bo uporabljala na Luni. Lunarni modul se bo uporabljal za pristajanje in vzletanje na Luni. Če si ogledamo vozila v našem taboru, so tu raziskovalni rover, gradbeni rover in zbiralni rover. Raziskovalni rover, ki ima skladišče, je namenjen astronavtom za uporabo pri potovanju in raziskovanju na Luni. Graditeljski rover ima greder in dele bagra, ki avtonomno zbirajo lunarno zemljo, medtem ko izravnavajo tla za bazo in jo gradijo. Rover Collector zbira predvsem lunarno vodo, led in druge vzorce po Luni. Na voljo je tudi dron, namenjen raziskovanju Lune z drugega zornega kota.