I Moon Camp Pioneers är varje lags uppdrag att 3D-designa ett komplett Moon Camp med hjälp av valfri programvara. De måste också förklara hur de ska använda lokala resurser, skydda astronauterna från farorna i rymden och beskriva boende- och arbetsfaciliteterna i sitt Moon Camp.
Första plats - ESA:s medlemsstater
Gymnazium Nad Aleji Prag-Prag Tjeckien 13, 15 2 / Engelska
Programvara för 3D-design: Fusion 360
https://www.osymo.com/moonbase
Ett av ESA:s bidrag till Artemis-programmet skulle kunna vara en liten skydd, som senare kommer att omvandlas till en månbas. Vi presenterar ett sådant månskydd för två astronauter.
Huvudkriteriet var att skyddet skulle kunna transporteras till månen med hjälp av EL3, som har en nyttolast på 1,5 ton till månen. Vi lyckades inte helt uppfylla denna viktgräns, men det är inte orealistiskt att gränsen kommer att uppfyllas efter ytterligare modifieringar och utveckling av konstruktionen. Med tanke på den låga vikten är skyddsrummets utrustning mycket grundläggande, men det kan tjäna sitt syfte väl i de inledande stadierna av utforskningen av månen.
Skyddsrummet består av en förseglad modul och en icke förseglad Veranda. Modulen innehåller den mesta utrustningen och besättningen bor och arbetar i den. Ovanför modulen finns en veranda som fungerar som lager för utomhusutrustning, prover som inte är avsedda för analys på plats osv. Besättningen går från modulen till skyddsrummet och sedan till ytan genom en luftsluss som är okonventionellt placerad i modulens tak. Det gör det lättare att bygga strålningsskyddet och förenklar den övergripande designen.
Koloniseringen av månen kommer att ge oss många fördelar. Den kommer att bli en språngbräda för utforskningen av solsystemet. De upptäckter och den teknik som utvecklas under byggandet av basen på månen kommer också att hjälpa oss på jorden.
Syftet med vårt skyddsrum är att ha en bas på månen kring vilken ytterligare bosättningar kan byggas. All nödvändig teknik för byggandet av andra moduler kommer att testas på den.
I framtiden planerar vi att använda basen främst för vetenskapliga och tekniska ändamål. Där kommer vi att utveckla teknik för resan till Mars. Med hjälp av ISRU kan vi bygga hela sonder på månen och skicka dem till solsystemet. Vi kan arbeta med nya avancerade livsuppehållande system eller göra infraröd astronomi. Kommersiell användning kommer också att vara viktig, vilket kommer att säkerställa finansieringen av basen i framtiden.
Skyddet är tillverkat för maximalt 5 dagar i mörker, så alternativen för basplacering är faktiskt mycket begränsade till några få områden på Sydpolen, nämligen kanten av Shackleton Crater. Om det var mörkt i mer än fem dagar skulle det frysa. Solpanelen är 18 m hög och kommer att vara upplyst ännu längre än resten av basen.
Belysning är det enda begränsande kriteriet för placeringen av själva skyddet, men ytterligare utveckling som kräver tillgång till vattenis i permanent skuggade områden måste övervägas. Lyckligtvis uppfyller kanten på Shackletonkratern även detta kriterium.
Skyddsrummet kommer att byggas helt och hållet från jorden. Det kommer att skjutas upp med Ariane 6 + EL3, eller snarare Ariane NEXT + EL3 (eller någon efterföljare till EL3). Efter uppskjutningen och förbiflygningen till månen kommer EL3 att landa med skyddsrummet och sedan lossas från EL3. Vi har inte utformat den exakta mekanismen för avlastning av skyddet ännu, eftersom vi inte vet hur EL3 kommer att se ut exakt.
Det enda som används för att "bygga" skyddsrummet är månens regolit som strålningsskydd. Så småningom kommer 16 säckar med regolit att placeras runt skyddsrummet, vilket ger 0,5 meters strålningsskydd. Säckarna kommer att fyllas med hjälp av grävmaskinen RASSOR. Den flyttar upp till 700 kg regolit per dag. Varje påse innehåller 1200 kg regolit. Under det första uppdraget kommer endast fyra säckar runt sovutrymmena att fyllas, vilket kommer att ta 7 dagar. RASSOR samlar alltid in regolit och kör sedan upp rampen till toppen av säckarna, där den dumpar regoliten. Besättningen kommer att behöva flytta rampen efter att varje säck har fyllts. Resten kommer att ske i autonomt läge.
När det gäller konstruktionen av skyddet använder vi huvudsakligen en lätt men stark kolfiberkomposit, vilket gjorde det möjligt för oss att minska den totala vikten.
I framtiden kommer påsar inte längre att användas för strålskydd, utan snarare för 3D-utskrifter från regolit. Det kan användas för att tillverka garage för rovers och för att skapa skydd för uppblåsbara livsmiljöer.
På månen möter vi flera typer av strålning, nämligen GCR, SPE och sekundär strålning som uppstår när GCR eller SPE växelverkar med material. Med tanke på uppdragets korta varaktighet (14 dagar) är den dos som erhålls från GCR acceptabel (vilket vi vet tack vare Apollo). Problemet skulle vara om besättningen inuti träffades av SPE. Även om sannolikheten är låg skulle det kunna få dödliga konsekvenser. Under det första uppdraget kommer därför 0,5 m regolitskydd att läggas till runt besättningsutrymmena och kompletteras runt hela skyddsrummet under efterföljande uppdrag. Detta kommer att vara tillräckligt för att skydda mot mindre solstormar. När uppdragen blir längre kommer ytterligare skydd att behöva läggas till mot stora stormar.
Mikrometeoroider är mindre vanliga i månrymden och orbitalskräp förekommer inte alls, så 3 mm kolkomposit och MLI kommer att stoppa dem. Genom att lägga till regolitavskärmning ökar säkerheten ytterligare.
En veranda fungerar som skydd mot damm. Dess interiör kommer att vara halvren och fungerar bland annat som förvaring för saker som inte får vara i modulen. Astronauterna rengör sig noggrant innan de går in i verandan. Det damm som kommer in filtreras bort av ett system för revitalisering av atmosfären, särskilt ett filter som sitter i varje litiumhydroxidbehållare. Utgången från systemet för revitalisering av atmosfären finns i besättningens förläggning.
En annan aspekt är den termiska miljön. Under besättningens vistelse i lamporna kommer skyddsrumssystemen att ha en tillförd effekt på 8 kW som måste avges. Vi kommer att använda en 10 m lång radiator för att stråla ut överskottsvärmen. Under de fem mörka dagarna, när besättningen inte är närvarande, kommer skyddet att förlora 48 kWh, vilket måste tillföras genom litiumjonbatterier för att förhindra att systemen fryser.
Den rena luften tillhandahålls av atmosfärskontrollsystemet. Syrgas tillförs från trycktankar under ett tryck av 40 MPa. 23 kg syre behövs för uppdraget, med en reserv finns det 35 kg syre i tankarna. Detta doseras in i luftrevitaliseringssektionen så att koncentrationen i atmosfären är 21%. CO2 avlägsnas med hjälp av LiOH. Besättningen producerar 29 kg CO2 per uppdrag, för vilket 32 kg LiOH behövs för att avskilja, efter att en reserv på 48 kg har lagts till.
Kväve kommer att behöva fyllas på på grund av 10% luftlåsläckage per cykel. Det kommer att finnas en 20 kg förråd i locket.
Mat importeras från jorden. Det förbereds 3 måltider för varje dag, totalt 84 måltider per uppdrag. Varje måltid väger 0,8 kg.
Vatten är den enda råvaran som återvinns. Varje besättningsmedlem förbrukar 4,4 kg vatten per dag. Mer vatten produceras än förbrukas, eftersom det bildas under reaktionen mellan LiOH och CO2 och under andningen. 8,8 kg rent vatten behövs per dag och 12,7 kg produceras. Vattnet som ska renas kommer från toaletten (urin) eller från värmeväxlaren (atmosfäriskt kondensat). Kondensatet har en så låg koncentration av ämnen att det kan renas direkt med hjälp av osmos. Urinen vakuumdestilleras först. Det som återstår efter osmos renas igen med hjälp av vakuumdestillation. Systemets verkningsgrad är över 80%, så det produceras alltid mer vatten än vad som förbrukas.
Effekten hos bassystemen är 8 kW, vilket är hälften av vad IROSA kan leverera. I partiell gravitation kan den inte användas utan modifiering utan används som referens.
Avfall på månen är en knepig fråga eftersom vi inte kan låta det brinna upp i atmosfären som med ISS. Det är också dyrare att ta med saker till månen, så det måste hanteras på ett klokt sätt. Besättningen producerar cirka 20 kg avfall med en volym på 0,2 m3 per uppdrag. Även om det nuvarande skyddsrummet inte kan återvinna det på något sätt, lagrar vi det i behållare och förvarar det i verandan för vidare användning. Avfallet kommer huvudsakligen att bestå av pappers- och plastförpackningar, eller matrester, från vilka kol, som är sällsynt på månen, kan utvinnas. Vi kan använda plast som senare kan återvinnas och användas för 3D-utskrifter. På samma sätt lagras fast avfall från toaletten, vilket kommer att vara värdefullt för att odla växter i framtiden. Urin återvinns till dricksvatten.
Vi kommer att använda Moonlight-konstellationen för kommunikation, genom vilken data från skyddet främst kommer att skickas. Trots detta kommer skölden att ha möjlighet att kommunicera direkt med jorden i ett begränsat läge. Vi kommer också att använda Moonlight för att bestämma positionen. Det kommer alltid att finnas en möjlighet för en astronaut eller rover att kommunicera direkt med skyddet, men det grundläggande valet är Moonlight, också för att horisonten från en människas höjd bara är 2,4 km bort på månen.
Som nämndes inledningsvis är huvudsyftet med detta skyddsrum att ha en grund att bygga vidare på, så den vetenskapliga utrustningen är ganska minimalistisk. De viktigaste intresseområdena är därför geologi och möjligheterna att använda lokala resurser. Kunskaperna kommer att användas under den fortsatta bosättningen.
I skyddsrummet finns ett laboratorium med en handskbox för undersökning av ytprover och förberedelse av dem för vidare experiment. Handskboxen innehåller ett fluorescensmikroskop för undersökning av prover. Handskboxen är tillverkad på ett sådant sätt att proverna inte alls kommer i kontakt med skyddsrummets insida. En annan del av laboratoriet är tillväxtkammaren, där man studerar odling av växter i månmiljö. Till exempel kan odling i regolit utforskas. Laboratoriet har också en liten ugn och en press, som kommer att användas för att testa sintring av regolit under olika förhållanden och dess efterföljande styrka. Detta kommer att ge värdefulla data som kan användas vidare för utvecklingen av 3D-utskrifter från regolit.
Verktyg avsedda för EVA inkluderar hammare, tänger, siktar, kärnborrmaskiner och annan geologisk prospekteringsutrustning. Spektrometrar för snabb bergartsanalys kommer också att finnas tillgängliga. Instrument för mätning av rymdväder eller mikrometeoroidnedslag kan finnas på utsidan av basen.
I framtiden kommer medicinsk utrustning, andra instrument för studier av stenar, som elektronmikroskopet, och instrument för studier av fysik och kemi i partiell gravitation att läggas till. Senare kommer astronomi att börja utföras på vår bas.
Utbildningen kommer i första hand att omfatta inlärning med skyddsrummets enskilda system. Det är nödvändigt att lära sig hur man beter sig i händelse av en funktionsstörning och hur man reparerar den. Därefter kommer individuella operationer att tränas. Huvudmålen för det första uppdraget inkluderar skapandet av strålningsskydd från regoliten, så arbete i månens exteriör och arbete med RASSOR kommer att praktiseras. Det sista utbildningsområdet kommer att vara vetenskap. Besättningen måste genomgå en omfattande geologisk kurs (om det inte finns någon geolog ombord) för att få bästa möjliga resultat av den begränsade tid som ägnas åt vetenskap. Utbildningen kan också ske i vulkaniska områden här på jorden. Viss träning kommer också att ske under paraboliska flygningar för att simulera reducerad gravitation.
Skyddsrummet kommer att transporteras till markytan med hjälp av den europeiska stora logistikenheten, som sänds upp med Ariane 6. Det är möjligt att Ariane NEXT kommer att vara tillgänglig vid den tidpunkt då skyddsrummet förbereds. Besättningen kommer att starta från marken i Orion, som kommer att skjutas upp av SLS. Vid månen överförs den till rymdskeppet HLS, som de sedan använder för att landa. Skyddsrummet kommer att ligga flera tiotals km från Starship HLS och Artemis Base Camp för att öka radien för utforskning av månen och mänsklig bosättning på månen. Besättningen kommer att förflytta sig med hjälp av en hermetisk (i nödfall även icke-hermetisk) rover. I slutet av uppdraget kommer besättningen att återvända till Artemis Base Camp med hjälp av rovern och återvända till jorden med hjälp av Starship HLS och Orion.
English 
Chinese 
Czech 
Danish 
Estonian 
Finnish 
French 
German 
Greek 
Hungarian 
Italian 
Latvian 
Lithuanian 
Dutch 
Norwegian 
Polish 
Portuguese (Portugal, AO90) 
Romanian 
Slovak 
Slovenian 
Spanish 
Swedish 