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.

Xplorer

Tudor Vianu Državna srednja šola za računalništvo  Bukarešta - okrožje 1    Romunija 16   2 / 1 Angleščina
Programska oprema za 3D oblikovanje: Fusion 360



1.1 - Opis projekta

  • Xplorer je lunarna baza, usmerjena v znanstvene raziskave in odkrivanje lunarnih virov, ki jih lahko pozneje uporabimo v svojih poskusih ali v vsakdanjem življenju tamkajšnjih astronavtov, kot je voda v ledenih jedrih, ki lahko postane vir energije in skrbi za hidracijo astronavtov.

  • V notranjosti bomo poskušali zagotoviti varnost astronavtov in hkrati ustvariti prostor, v katerem bodo lahko živeli čim bolj podobno življenje kot na Zemlji. Baza bo razdeljena na ločene prostore za hrano, delo in počitek. Prostor za hrano bo rastlinjak, v katerem bodo gojili rastline in jih pozneje jedli.

  • V lunarni bazi Xplorer bo vir energije večinoma pridobljen s sončnimi celicami, povezava z Zemljo pa bo vzpostavljena s pomočjo radijskega teleskopa.

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

Glavni namen lunarnega tabora je spoznavanje lunarnega okolja in izkoriščanje tamkajšnjih virov. Ne izključujemo možnosti neuspeha, vendar pripravljamo vse, da bi tam ostali čim dlje in zagotovili vse pogoje. Pri raziskovanju lunarnih razmer bomo v rastlinjaku gojili rastline Arabidopsis, majhne rastline, ki so model za analizo genoma, in opazovali, kako rastejo. Poslali bomo tri astronavte, ki bodo delali v izmenah, tako da se bodo lahko vsi spočili in dosegli najboljše rezultate. Med delom bo en astronavt na terenu in dva v bazi. Dejavnosti bodo organizirane tako, da bo vsak član posadke po nekaj dneh zamenjal svojo nalogo z drugo nalogo; na ta način se bo ohranilo ravnovesje v življenjskem slogu astronavtov, prav tako pa bodo doseženi različni rezultati, ki bodo pripeljali do natančnejših ugotovitev.

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

Južni tečaj je po našem mnenju idealna lokacija za naš lunin tabor, zato smo se odločili, da ga zgradimo tam, v bližini kraterja Shackleton. Prednosti je veliko, med drugim stalna osvetlitev, ki pomaga pri proizvodnji električne energije iz sončnih kolektorjev, pa tudi pri raziskavah in poskusih. Druga prednost so nanosi ledu iz zasenčenih kraterjev, ki so pomemben vir vode. Tudi temperatura je tu ugodnejša, saj podnevi ni previsoka, da bi dosegla 100 ℃, ponoči pa ni prenizka, da bi se pojavljale skrajnosti, kot je -150 ℃.

https://adsabs.harvard.edu/full/1985lbsa.conf…77B/0000078.000.html

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.

Zasnova je zasnovana tako, da naredi vtis, hkrati pa je tudi čim bolj uporabna za astronavte. Tabor Xplorer ima dve nadstropji. Prvo služi kot tehnični prostor, kjer se nahaja rastlinjak, poleg njega pa še prostor za elektrolizo vode ter kuhinja s tekočo vodo, ki se napaja iz vodnega rezervoarja. V drugem nadstropju so prostori za delo in počitek, poleg tega pa še sončni kolektorji, radijski teleskop in prostor za pristanek raketoplana.

Na podlagi bomo imeli zaščitne plasti: zunanja plast bo 3,5 cm volframa; volfram je material, ki ga želimo uporabiti namesto svinca zaradi njegove manjše gostote, večje odpornosti pri višji temperaturi in ker ni tako strupen kot svinec; ščiti pred sevanjem in tudi pred delci meteoriti. Notranji sloj bo namenjen toplotni izolaciji, zato smo se odločili za uporabo aerogela na osnovi silikagela z ogljikom, materiala, ki ga sestavlja več kot 90% zraka, zaradi česar ima zelo majhno gostoto. Za boljšo zaščito baze in astronavtov bomo potrebovali srednjo plast, ki bo 10 cm debela plast aluminija. Tudi zadnji sloj, ki ga bomo uporabili kot srednjo plast, bo sestavljen iz luninega regolita. Želeli smo uporabiti lahke materiale, zato jih bo lažje prevažati, čeprav bodo stroški za izbrane materiale višji kot za druge.

https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/abs/2019/37/e3sconf_clima2019_06069/e3sconf_clima2019_06069.html

https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.4438

https://descanso.jpl.nasa.gov/monograph/series12/LunarTraj–05Chapter4TransferstoLowLunarOrbits.pdf

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

  • Na Luni prežijo številne nevarnosti: sevanje, temperatura, prah in delci kamnin.

  • Da bi se zaščitili pred luninimi odpadki in meteoriti, bomo bazo prekrili s plastjo aluminija, čeprav so na polih možnosti za padajoči prah in meteorite manjše. Prav tako bo na voljo radar, ki bo astronavtom pomagal ukrepati, ko jih bo zadela nevarnost.

  • Zaradi sevanja in preostalih delcev kamnin bomo bazo prekrili s plastjo luninega regolita.

  • Nihanja temperature lahko vplivajo na aktivnost astronavtov in njihovo zdravje, zato je potreben še en sloj. Plast silicijevega aerogela lahko toplotno izolira našo podlago in ima zelo dobre lastnosti.

  • Astronavti bodo v stiku s svojimi kolegi na Zemlji, če bi se kaj zgodilo in bi potrebovali pomoč.

https://space.nss.org/settlement/nasa/spaceresvol4/human.html

https://www.scientificamerican.com/article/can-a-moon-base-be-safe-for-astronauts/

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

💧 Voda

🍴 Hrana

⚡ Moč

🌬️ Air

Astronavti potrebujejo vodo za preživetje in tudi za svoje projekte v luninem središču, zato bomo morali uporabiti vire z Lune, ker voda z Zemlje ne bo zadostovala. Vodo bomo pridobivali na dva načina: s filtriranjem luninih ledenih jeder in iz lunine zemlje. Tabor smo postavili na južnem polu, zato bodo okoli baze stalno zasenčena mesta, iz katerih bomo lahko pridobivali ledene usedline in jih potem, ko se led stopi, filtrirali.

Pakirana dehidrirana hrana, ki jo posadka prinese z Zemlje, bo nekaj časa zadostovala, vendar ne bo dovolj. Hrana bo pripravljena v mikrovalovni pečici, o tem, da je ostala, pa bodo obstajali dokazi, saj bo nekdo, ko bo nekaj pojedel, v sistemu skeniral črtno kodo na embalaži. Razmišljali smo o rastlinjaku, v katerem bomo gojili rastline v lunarni zemlji, tako da bodo astronavti imeli hrano, kadarkoli bodo želeli. Izbrali bomo paradižnik, kumare in korenje zaradi njihove enostavne in hitre uporabe ter vitaminov, pa tudi sladki krompir zaradi vitaminov in beljakovin.

Baza je opremljena s sistemom sončnih kolektorjev, in ker bo na območju, na katerem bomo postavili bazo, stalna razsvetljava, bo to glavni vir električne energije. Električno energijo želimo pridobivati tudi iz gorivne celice, vendar bomo potrebovali veliko vode, ki je pomembna, zato bomo s to metodo pridobili manj energije in jo bomo uporabljali ponoči, ko je svetlobe manj.

Za daljše bivanje je potreben kisik, zato bomo poskušali spremeniti lunin regolit v kisik. Kako bomo to storili? Pred uporabo elektrolitske celice bomo lunin regolit položili v staljen kalcijev klorid, pri čemer bosta nastala kisik in kovina, lunin regolit lahko spečemo s plinskim vodikom, pri čemer nastaneta kisik in vodik. Rastline sproščajo ogljikov dioksid, zato bo nameščen sistem za filtriranje zraka. Pri segrevanju lunine kamnine bodo mehurčki kisika nadomestili ogljikov dioksid. Z elektrolizo vode bomo potrebovali veliko vode, zato bomo raje spajkali z luninim regolitom.

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

Vse na taboru Xplorer bo reciklirano, zato nam ni treba skrbeti za vrste odpadkov, kot sta plastika ali karton. Odpadke iz kopalnice pa bomo sežgali in jih položili v vreče za smeti, ki so vstavljene v zabojnike, ki ne dopuščajo izhoda zraka.

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

Komunikacija z Zemljo je bila vedno pomembna za vsako astronavtsko posadko, saj predstavlja veliko podporo v primeru okvar ali izrednih razmer. Komunikacija je tudi način, na katerega se lahko astronavti vidijo s svojimi družinami ali objavijo svoje videoposnetke, kot je tisti, na katerem je Neil Armstrong postal prvi človek, ki je hodil po površini Lune.
Zato smo namestili radioteleskop, ki z dostopom do več satelitov pomaga vzdrževati komunikacije z Zemljo.

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.)

Med temami, ki bi jih radi raziskovali na taboru Xplorer, sta biologija in geologija. Po eni strani bomo z raziskovanjem lunarnih razmer v rastlinjaku gojili rastline Arabidopsis, majhne rastline, ki so model za analizo genoma, in opazovali, kako rastejo. Po drugi strani pa bi radi pobliže opazovali lunarno prst in ugotovili, ali je sploh uporabna. Seveda pa je poleg vseh teh študij eden od naših glavnih ciljev, ne le na Luni, temveč tudi na drugih planetih, iskanje oblik življenja. 

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

Menimo, da morajo biti astronavti na plovilu Xplorer vedno pripravljeni, ne glede na situacijo. Zato bi v naš program usposabljanja astronavtov vključili matematiko, fiziko, geologijo, obdelavo materialov, biologijo in orbitalno dinamiko.
Prav tako jih je treba usposobiti za nujne primere, kot je visok ali nizek atmosferski tlak, ali za trenutke nelagodja, kot je mikrogravitacija.
Eden najpomembnejših delov usposabljanja je formalno usposabljanje, med katerim se astronavti naučijo leteti in pristajati z raketoplanom, upravljati vse sisteme in odkrivati okvare.
Poleg formalnega usposabljanja mora biti posadka dobro telesno in duševno pripravljena ter sposobna delati v razmerah z visokim pritiskom.
https://www.pbs.org/spacestation/station/training_2.htm

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.

Raketoplan, ki smo ga zgradili, bo edino vesoljsko vozilo, ki ga bodo astronavti uporabljali za raziskovanje različnih krajev na površini Lune.
Razmišljali smo tudi o dodajanju roverja, vendar smo se odločili, da ne bo potreben, saj se posadka astronavtov ne bo potrebovala premikati po območju tabora Xplorer.