Проект команды "Сумеречные Искры"

Материал из Wiki
Перейти к: навигация, поиск
Logo-baza.png

Космическая база

МБОУ СМАЛ

Научно-производственная база «Сумеречные искры»

Введение

Первоначально единственным методом изучения Луны человечеством был визуальный метод. Изобретение Галилеем телескопа в 1609 году позволило добиться значительного прогресса в исследовании Луны при помощи оптических приборов. Новым этапом исследования Луны стало применение фотографии в астрономических наблюдениях, начиная с середины XIX века. Это позволило более детально анализировать поверхность Луны по подробным фотографиям. В 20 веке с помощью пилотируемых и автоматических космических аппаратов человечество достигло Луны и начало ее непосредственное исследование. Следует упомянуть о важных достижениях космонавтики в освоении Луны. Серия советских АМС (автоматических межпланетных станций) «Луна» сыграла важную роль: в 1959 г. «Луна-2» впервые достигла поверхности, «Луна-3» впервые позволила увидеть обратную сторону Луны, а в 1966 г. «Луна-9» впервые совершила мягкую посадку. Три АМС серии «Луна» автоматически доставили лунный грунт на Землю, а две в рамках программы «Луноход» доставили на Луну самоходные исследовательские лаборатории. Американская пилотируемая программа «Аполлон» позволила человеку совершать высадки на Луне и проводить разносторонние исследования. К Луне было совершено девять экспедиций «Аполлонов», из которые три орбитальные и шесть посадочных. Первым человеком на Луне стал Нил Армстонг 21 июля 1969 г., всего в 1969-72 гг. на Луне высадились 12 человек.

Вместе с этими достижениями появлялись и проекты лунных баз, основными целями которых являлись научные исследования и добыча полезных ископаемых из лунного реголита. Наиболее ценным и проработанным среди этих проектов является проект советской ДЛБ (долговременной лунной базы) «Звезда имеющий экипаж 9 человек.

Луна обладает разнообразными полезными ископаемыми, в том числе металлами - железом, алюминием, титаном; кроме этого, в поверхностном слое лунного грунта, реголите, накоплен редкий на Земле изотоп гелий-3, который может использоваться в качестве топлива для перспективных термоядерных реакторов. В настоящее время идут разработки методик промышленного получения металлов и кислорода из реголита; найдены залежи водяного льда в районе полюсов. В первую очередь это нужно для самообеспечения базы, добыча же гелия-3, в силу технических причин, является делом еще отдаленного будущего. "Луна — не промежуточная точка на дистанции, это самостоятельная и даже самодостаточная цель. Вряд ли целесообразно сделать 10-20 полетов на Луну, и дальше, все бросив, лететь на Марс или астероиды. У этого процесса есть начало, но нет окончания: мы собираемся прийти на Луну навсегда", — эти слова Дмитрия Рогозина и определяют приоритетные задачи Российской космонавтики в настоящее время. Наш проект, направлен на повышение конкурентоспособности и выхода на лидирующие позиции освоения Луны, как Российского космического агентства, так и всей Российской космонавтики.

Мобильная научно-производственная база «Сумеречные искры»

Основные цели поставленные перед мобильной научно-производственной базой МНПБ:

  • исследование лунного грунта и строения Луны;
  • испытание техники, технологий, аппаратуры;
  • добыча полезных ископаемых.

Основные задачи, решаемые базой:

  • размещение персонала;
  • проведение лабораторных исследований;
  • перемещение по поверхности Луны;
  • осуществление связи с Землёй и передачи данных.
  • бурение;
  • переработка реголита(кислород, металлы);
  • выработка электроэнергии различными источниками;
  • производство панелей на основе реголита.

Концепцией нашей мобильной лабораторно-производственной базы стало использование унифицированных модулей, размещенных на подвижной платформе. Вариант из 4 модулей представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Мобильная научно-производственная база «Сумеречные искры»

Сложности, с которыми столкнулся «Луноход» в своей работе, подсказали нам, что выбор между колесной схемой и гусеничной, следует сделать в пользу колесной. Плюсы от использования данной схемы:

  • меньшее количество кинематических пар, следовательно, объем мероприятий связанных с предотвращением диффузионной спайки элементов, сокращается.
  • независимый привод на каждое колесо 16х16, обеспечивает лучшую проходимость;
  • в случае заклинивания одного из колёс, взрывом пиропатрона, модуль отбрасывает колесо. Так ящерица, в случае опасности, отбрасывает хвост.

Ввиду сложности изготовления, аппаратуру, сложные узлы, подвижную платформу, запасы топлива, водорода и пищи предполагается с Земли доставлять грузовыми кораблями на Луну. Изготовление внешней обшивки модуля, предполагается на 3D принтере, используя реголит, в качестве «чернил».

Рисунок 2. Варианты сечения модуля. Проектные значения, определяющие геометрические характеристики.

Предположение, что модуль МНПБ будет иметь одинаковую длину, позволяет нам трёхмерную задачу, привести к двухмерной, и поиск, оптимальной формы модуля, будет сведён к выбору оптимальной формы сечения.

С целью принятия решения о форме сечения модуля, нами был проведён анализ, двух вариантов сечения- квадратного и круглого представленных на рисунке 2.

Параметр эффективности в нашей задаче, это периметр, т.к. он определяет количество материала обшивки и массу конструкции модуля.

Рисунок 3. Варианты размещения людей и оборудования.

Периметр:

SMAL Base Perimeter.png


Площадь:

SMAL Base Square.png

Площадь сечения 1 м2 даёт значения периметра 4 м и 3,54 м соответственно.

При диаметре круглого сечения 3 м, что позволяет комфортно находиться человеку, площадь сечения будет равна 7,06 м2, а периметр 9,42 м. Квадратное сечение такой площади будет иметь периметр 10,63 м и размер стороны 2,66м.

Рассмотрев два варианта сечения модуля «квадрат» и «круг», мы пришли к следующим выводам:

  • экономия материала обшивки в варианте круглого сечения составляет 11 %; при одинаковой площади ( или объёме в случае трехмерной задачи);
  • снижение теплопотерь в сечении круг, и как следствие уменьшение расходов на поддержание заданной температуры, при одинаковой площади.

Принято решение о круглом сечении модуля, диаметром 3 м.. Имея одинаковые габаритные размеры и элементы ходовой части, внутреннее наполнение модулей разное, варианты размещения людей и оборудования представлены на рисунке 3. Автоматика перекачивая жидкости между балластными цистернами, обеспечивает необходимое положение центра тяжести. Это позволяет преодолевать препятствия, при больших углах крена.

Заключение

Рисунок 4.

В нашей работе был разработан проект мобильной научно-производственной базы, которая может без затруднений передвигаться по поверхности луны и проводить добычу и исследование грунта в различных точках Луны. Произведен выбор рационального сечения, между квадратным и круглым сечением. Определена цилиндрическая форма модуля базы. Нами были созданы 3D-модель и приблизительный эскиз базы, были выбраны наиболее подходящие материалы, из которых будет состоять лунная база, проработаны технические вопросы (диаметр, положение, количество колес, балансировочные отсеки, ходовая часть).

Широкая номенклатура комплектации модулей, позволяет считать, что поставленные перед нами задачи, возможно решить, создавая МНПБ состоящую из необходимого количества модулей. При использовании на поверхности нескольких станций, они могут обмениваться модулями и необходимыми запасами. Унификация модулей способствует быстрому, проведению ремонтных работ.

Список источников информации

  1. Э. В. Кононович и В. И. Мороз. Общий курс астрономии — М.: УРСС. — 2001 г. — С. 119.
  2. А.Цимбальникова, М.Паливцова, И.Франа, А.Машталка Химический состав фрагментов кристаллических пород и образцов реголита «Луны-16» и «Луны-20» // Космохимия Луны и планет. Труды Советско-Американской конференции по космохимии Луны и планет в Москве (4—8 июня 1974 года) / Академия наук СССР, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США.. — М.:
  3. http://www.tvroscosmos.ru/frm/zhurnal/chertok.php
  4. https://3dnews.ru/819872 С. Корасёв «Россия намерена развернуть на Луне обитаемую базу»



На визитку команды

На список проектов всех команд

На страницу проекта Самара. Космос. Новый виток

На главную