Team: Moon Gag

Kategori: 2:a plats - ESA:s medlemsstater 2:a plats - ESA:s medlemsstater Barcelona - Spanien  I.E.A. Oriol Martorell

Beskrivning av projektet

2.1.a. Du är på väg att landa på månen. Du måste fatta vissa beslut om var din bosättning ska ligga. Var skulle du placera ditt skydd på månens yta?
Nära månens poler

2.1.b. Förklara ditt val från fråga 2.1.
Vi anser att den bästa platsen bör ta hänsyn till fyra huvudaspekter: - energimängden och hur den fördelas över tiden, - synlighet med jorden för radiokommunikation, - temperaturvariationer på ytan, - naturresurser för människans överlevnad. Med tanke på alla dessa aspekter är vårt val nära polerna. När det gäller energi kommer polära platser som Shakelton-kratern (sydpolen) eller Philolaus-kratern (nordpolen) att ha solljus under ungefär 80% av tiden (vid ekvatorn skulle vi ha 14 ljusa dagar följt av 14 mörka dagar, med risk för att få slut på energi). Båda dessa två kratrar har 100% synlighet och därför skulle kommunikation kunna upprättas med jorden under 100% av tiden. Ett av målen med att upprätta en Moon camp är att observera universum och kosmos (se avsnitt 5.1). Dessa observatorier kommer att ligga på månens bortre sida (ingen direkt kommunikation med jorden), men vi kommer att upprätta kommunikationslänkar mellan observatorierna och baslägret och från baslägret till jorden. När det gäller temperaturreglering föreslår vi att månlägret byggs under jord (se avsnitt 2.2). Satelliter har upptäckt lavatunnlar, som ger skydd mot kosmisk strålning och meteoriter, och som skulle göra det möjligt att undvika en massa grävarbete. Lavarör som främst finns runt polerna har en mycket stabil temperatur (från -40 till -20). Dessutom har man hittat vatten (i fast form, is) även där. Isvatten är ganska djupt, men det är också fallet med lavatunnlar.

2.2.a. Var skulle du bygga skyddsrummet: på ytan eller under jord?
Underjordisk

2.2.b. Förklara ditt val på fråga 2.2.
Vi anser att det är mycket fördelaktigt att bygga skyddsrummet under jord av två huvudsakliga skäl: - skydd mot kosmisk strålning och meteoriter, - temperaturstabilitet. Att gräva på månen skulle inte vara en lätt uppgift, eftersom vi skulle behöva ta med oss grävmaskiner från jorden. Lavarör har dock upptäckts på månen av konstgjorda satelliter. Lavarör kan vara mycket långa (hundratals kilometer) och mycket breda (från hundra meter till en kilometer). Temperaturen i dem är mycket stabil, till skillnad från temperaturen utanför, som varierar mellan -176 och +250 grader (beroende på var man befinner sig: poler eller ekvator). De ligger runt -40 grader, vilket är en temperatur som människor kan klara av, med en massa värmande kläder och med väl förberedda byggnader med normala värmare. Vårt förslag är att bygga skyddsrummet i ett av dessa lavatunnlar. På så sätt skulle vi vara mycket väl skyddade från kosmisk strålning och meteoriter, temperaturen skulle vara mycket stabilare och med "inte alltför dåliga" intervall och vi skulle slippa ett enormt arbete med att gräva. Ett av målen med att besöka månen är att observera universum och kosmos. Observatoriet skulle placeras på månens bortre sida, så att det inte blir störningar från jorden. Nackdelen är att det inte kommer att ha någon direkt kommunikation med jorden. Vårt observatorium kommer då att vara anslutet till BaseCamp genom radiolänkar och repeater. Och det är BaseCamp som kommer att ha direkt kommunikation med jorden.

3.1. Hur stort kommer ditt Moon Camp att vara?
Ett mycket stort MoonCamp är en energikälla för syreproduktion, temperaturstabilisering, materialanvändning osv. Dessutom kommer människor att vistas i månlägret längre än i ISS. Därför planerar vi en storlek på månlägret som är bekväm för astronauterna. Storlekarna på de olika delarna av det planerade MoonCamp finns i den skalenliga 3D-modellen i Tinkercad. Det övergripande lägret kan rymma de olika delarna. De är följande: - på ytan: - Två ingångar (avsnitt 3.5) - Solpaneler - Ett stort växthus - Underjordiskt: - kontroll- och kommandorum, inklusive energilagring och energiförbrukning (batterier), - rören/hissarna som ansluter till utsidan, - bostadsområdena, inklusive: o arbetsområden (laboratorier, kontor, vegetationstest), o "rekreationsområden" (salong, kök, gym och rekreation), o barnkammare, o sovområden. MoonCamp är en modulär lösning som lätt kan utvidgas när som helst när nya astronauter anländer.

3.2.a. Hur många personer kommer ditt Moon Camp att rymma?
Övriga

3.2.b. Förklara ditt val på fråga 3.2.
Vårt förslag är att inte ha ett stort team, eftersom det är kostsamt, men inte heller ett för litet team, eftersom det finns flera kompetenser som måste täckas in. Vi skulle börja med 5-6 astronauter. De bör omfatta en eller två läkare, tre vetenskapligt-tekniska erfarna astronauter och en inom agronomi, för att täcka alla behov i lägret. På så sätt kan de vara säkra inför alla motgångar. Vi måste också tänka på att det tar några dagar att resa till månen, så teamet bör vara självförsörjande. Vi anser att det är viktigt att det finns en läkare i månlägret, även om de har direktkontakt med jorden. Det finns sätt att skicka resultaten av de medicinska testerna till jorden så att de kan få en diagnos och jorden kan ordinera mediciner eller åtgärder. Det är också viktigt att det finns kunniga personer inom tekniska och vetenskapliga aspekter för det dagliga arbetet med att planera, utforma, bygga (naturligtvis med hjälp av robotar), reparera lägret, utföra vetenskapliga experiment osv. Samtidigt är vatten och mat en viktig fråga som bör tas om hand under månens vistelse. Därför anser vi att det är viktigt att inkludera en agronomingenjör (eller biolog eller en agronomiexpert). Observera att vi bygger ett modulärt månläger, på ett sådant sätt att det i framtiden lätt kan skalas upp för att fler människor ska kunna bo på månen.

3.3.a. Vilka lokala Moon-resurser skulle du använda?
-Vattenis
-Regolit (jord från månen)
-Solsken

3.3.b. Förklara ditt val på fråga 3.3.
Solljuset fångas upp av solpaneler och lagras i batteripacks som huvudkälla för energi. Elektricitet skulle användas för hela utrustningen, lampor eller processer som kräver energi. Det är viktigt att använda regoliten eftersom den innehåller över 40% syrgas. Den innehåller också mer än 20% kisel och 10% järn, material för konstruktion med 3D-skrivare. Kalcium, aluminium och magnesium finns också i regoliten och kan också användas. Gasformigt syre skulle kunna utvinnas ur regoliten med fysiska/kemiska medel och göras flytande med destillationsapparater för att lätt kunna förvara det i tankar. Eftersom syrekondensationstemperaturen är -182,95oC vid normalt tryck kan det flytande syret i sig självt vid högre tryck användas för att kyla ner mer syre. Lagrat syre vid rumstemperatur skulle omvandlas till gas. I den första omgången skulle flytande syre hämtas från jorden eller erhållas genom att kyla syre med elektricitet från solpaneler. Tack vare ISS vet vi att en stor mängd vatten kan återanvändas med hjälp av ett återvinningssystem. Eftersom det inte är 100% effektivt skulle en del av månens vatten som finns under jorden också användas. Ett av skälen till att man valt månens poler är att det finns vatten i fast form. Vårt projekt måste vara hållbart och inte bara utvinna vatten och syre för att upprätthålla månens balans. Vi kommer att ha alternativa vatten- och syretillgångar: ett återvinningssystem för vatten och spirulinaalger som kan generera tillräckligt med syre för en människa i ett 8 kvadratmeter stort rum.

3.4. Förklara hur du planerar att bygga ditt projekt på månen. Du bör inkludera information om de material och byggtekniker som du planerar att använda. Lyft fram de unika egenskaperna hos din konstruktion.
Först kommer robotar att skickas till månen för att ta reda på den optimala platsen för att börja bygga basen. När den grundläggande skyddsstrukturen är klar kommer en rymdfarkost med besättning att skickas med en beboelig modul för att fortsätta byggandet. De beboeliga områdena under jorden kommer att byggas i första hand med hjälp av förbyggda moduler som skickas från jorden. När den första beboeliga modulen är klar kommer den att användas som nödbostad. Senare kommer resten av projektet att byggas. När byggprojektet är färdigt kommer robotar att skickas till månens mörka sida för att välja en lämplig plats för observatoriet. Repeatrar skulle installeras för att skicka ljud- och videosignaler som registrerats av teleskopen till basen. Basen kommer att bestå av två huvudområden, ett inre och ett yttre: På utsidan finns ingången, solpaneler och kommunikationsantenner samt observatoriet. Även om observatoriet ligger längre bort från basen, på månens mörka sida, är det anslutet till MoonCamp via repeater. Olika moduler skulle utgöra insidan. Två olika ingångar skulle byggas som en säkerhetsåtgärd. Dessutom skulle det finnas ett växthus med flera växter för att ge syre och förse astronauterna med en varierad och balanserad kost. Rör kommer att förbinda växthuset med en tank där syret skulle lagras och användas i modulerna vid behov. Det skulle också finnas batterier, en vattentank som är ansluten till ett system för återvinning av vatten och en jättestor 3D-skrivare för att bygga de nödvändiga delarna.

3.5. Beskriv och förklara utformningen av ingången till ditt Moon Camp.
En viktig del av designen är ingången. Ingången måste isolera utsidan från insidan av Moon Camp när det gäller temperatur, luftsammansättning (syre) och lufttryck. Detta är så viktigt att vi föreslår redundans av säkerhetsskäl. Samtidigt måste den vara väl skyddad mot meteoriter. Vi föreslår ett valv vid den yttre yttersta delen av ingångskedjan. Valvet kommer att ligga i en yttre miljö. Det kommer att skydda en hiss som kommer att vara placerad i valvets inre. Hissen kommer att fungera som det första dekompressionssteget, huvudsakligen överflödigt och av säkerhetsskäl. Den skall inte användas under normala förhållanden. Astronauten kommer att gå in i hissen fullt utrustad som den skulle vara utomhus. Hissen kommer att gå ner till lägrets insida genom ett långt rör som kan vara några hundra meter långt beroende på hur djupt lavatunneln är. Väl nere i lavaröret kommer det att finnas en fullständig dekompressionskammare, där astronauten kommer att vara helt på- eller avklädd med astronautklädseln. Detta är den kammare som ska anpassas till inomhus- eller utomhusförhållanden (beroende på om astronauten går in eller ut). Av säkerhetsskäl, med tanke på månens extrema förhållanden och djupet i lavatunnlarna, bör det också finnas två fullt förberedda ingångar. Om en av ingångarna skulle skadas skulle astronauterna kunna använda den andra ingången.

3.6. Förklara hur månlägret skyddar astronauterna.
Genom att bygga modulerna under jorden skyddas astronauterna mot strålning. Strålning kan orsaka sterilitet eller cancer, så underjorden ger ett högt skydd. Det skyddar också mot extrema temperatur- och tryckförhållanden. Yttemperaturen är extremt varierande (från -150C eller -160C till ungefär 250C, även om den är lite mer konstant vid polerna än vid ekvatorn), men 100 meter under jord är mycket stabilare. Man har funnit att temperaturen inne i lavatunnlarna ligger mellan -10oC och -40oC. Ett värmesystem skulle kunna höja den till en behaglig temperatur utan stor energiförbrukning. En annan viktig fråga är trycket. I det nästan vakuumliknande trycket på månen skulle en människa inte kunna leva i mer än åtta sekunder. Våra ådror skulle explodera på ungefär 8 sekunder. Trycket måste därför regleras till motsvarande tryck i jordens atmosfär. När vi befinner oss i månlägret kommer vi också att skyddas från eventuella meteoritnedslag, som är ganska vanliga.

3.7. Beskriv sov- och arbetsutrymmenas placering och utformning.
Vi har utformat en modulär struktur för 6 personer, som kan replikeras så många gånger som behövs. Arbetsområdet skulle vara på bottenvåningen (eller första våningen), den största, bestående av:

- Kontroll- och befälsområde: här kommer centrum för kommunikation med jorden att finnas, inklusive befälet över de antenner på ytan som har direktlänk till jordens markkontroll; kontrollera de olika delarna och systemen i månlägerområdena (vattenåtervinning, batterier, syretankar etc.).

- Laboratorium: där vi kommer att utföra de olika vetenskapliga experimenten, inklusive livsmedelstillväxtlaboratoriet, och där vi kommer att behandla de insamlade uppgifterna;

- Lager för förvaring av en stor mängd förnödenheter som kan garantera en lång vistelse i Moon Camp. Andra våningen kommer att innehålla ett gym, ett vardagsrum, ett kök och en barnkammare (som i framtiden kan komma att innehålla en robotoperationssal). Skåp kommer att användas för att förvara lättare föremål, för att undvika att de svävar på grund av den låga gravitationen. Kardborreband, som i ISS, skulle också användas. Sovutrymmet skulle ligga på tredje våningen med sovrum (ett för varje astronaut eftersom vi planerar för långa vistelser på månen) och två badrum.

4.1. Beskriv vilken kraftkälla som kommer att användas för skyddsrummet.
Den främsta energikällan är solenergi. Ett av de viktigaste skälen till att vara placerad vid månens poler är just solenergin (se avsnitt 2.1). Månens poler har mellan 80 och 100% solljus, beroende på latitud och höjd för den exakta punkten på månen. Detta är en stor fördel med att vara belägen vid polerna. Vi kommer att täcka månlägrets utsida med solpaneler. Antalet solpaneler kommer att bero på antalet personer i lägret. Som nämns i avsnitt 3.2 skulle vi börja med en uppsättning på 5 eller 6 astronauter. Hela lägerstrukturen skulle vara modulär, liksom solpanelerna, eftersom antalet solpaneler kan skalas i förhållande till antalet personer i lägret. Panelerna kommer att styras från kontrollrummet inne i lägret, så att de kan rikta sig mot solen hela tiden (som solblommorna) och samla in så mycket energi som möjligt. Batterierna kommer att placeras under jord i lavatunnlarna. Batterierna tenderar att vara mycket stora, men det finns inga utrymmesproblem eftersom lavatunnlarna är mycket breda och extremt långa. Batterierna kommer också att ligga i ett rum av temperaturskäl.

4.2. Beskriv varifrån vattnet kommer.
Tack vare ISS vet vi att en stor mängd vatten (~97%) kan återanvändas med hjälp av ett återvinningssystem. Det är dock inte 100% effektivt, så en del av månens vatten, som finns under jorden, skulle också behövas. Ett av skälen till att man valde månens poler är att det finns vatten i fast form, is (förklarat i avsnitt 2.1). Vi kommer att placera en vattentank nära batterierna och bredvid tanken för vattenåtervinningssystemet. Som nämnts i olika avsnitt vill vi dock bygga ett hållbart projekt, och därför kommer vi att använda månens vatten så lite som möjligt. Vi kan inte utvinna vatten kontinuerligt utan att påverka månens balans. Därför är det viktigt att först bygga ett system för återvinning av vatten och därefter en alternativ vattenförsörjning. Troligen skulle vi behöva hämta vatten från jorden varje gång vi har en rymdfarkost från jorden som också tar med sig en del fotmaterial och förnödenheter (material osv.).

4.3. Beskriv vad som kommer att vara födokällan.
Med tanke på det självförsörjande projektet anser vi att den huvudsakliga livsmedelskällan bör komma från den matväxlingskammare som byggs i månlägret. Den huvudsakliga typen av livsmedel som odlas i matväxlingskammaren kommer att vara grönsaker (även om man skulle kunna tänka sig insekter också). Det kött som verkligen behövs (i händelse av brist på proteiner från de växter som skulle kunna växa) måste hämtas från jorden. Från jorden kommer vi att behöva ta med oss fröna eller kanske till och med plantorna för att se till att de växer och växer snabbare. Matodlingskammaren kommer att placeras nära ytan. Anledningen är att försöka utnyttja solljuset direkt så mycket som möjligt. Den kommer att ha ett omvänt och genomskinligt valv för att samla in solljuset. Det kommer dock också att ha ett skydd precis vid månens yta, om det skulle finnas meteoriter.

5.1. Vad skulle du vilja studera på månen?
Vi skulle vilja använda månen för följande ändamål:

- Observation av universum och kosmos från månens baksida. Månens baksida är en perfekt plats för kosmosobservationer tack vare att den inte är ljusförorenad och saknar atmosfär, jämfört med observationer från jorden.

- Vetenskapliga experiment: Det finns ett antal experiment som kan utföras på månen (precis som på ISS), på grund av de annorlunda förhållandena på månen jämfört med jorden, t.ex. mycket lägre gravitation. Vi skulle kunna experimentera med mänskliga kroppar (ytterligare en anledning till varför det är intressant att ha en läkare i teamet), eller med växter.

- Plattform för extraplanetära resor: Månen är en perfekt trampolin för utforskning av andra planeter i solsystemet, som till exempel Mart. Eftersom gravitationen bara är en sjättedel av jordens, skulle större rymdfarkoster enkelt kunna skjutas upp från månen, med mindre energiförbrukning. Det pågår redan en del undersökningar för att kunna starta med elektrisk framdrivning, och vissa tester har redan genomförts.

- Turism: I framtiden kan månen komma att användas som turistmål. ISS förbereds redan för att så småningom kunna ta ombord turister. På samma sätt skulle månen också kunna bli en turistplats som kan besökas för nöjes skull. Turisterna skulle dock först behöva genomgå en grundlig utbildning, och de skulle behöva vara mycket respektfulla mot det arbete som utförs i Moon Camp under deras besök. Vi måste påpeka att detta skulle bli en mycket dyr semester!

Projekten skapas av grupperna och de tar det fulla ansvaret för det delade innehållet.