"Ближе к звездам"

Направление: интернет вещей

Кейс: ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ И КОСМОС

«IOT ПРОЕКТ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ЛЮДЕЙ В КОСМОСЕ»

Создание действующих прототипов систем с применением технологий, формирующих интернет вещей.

Организация-работодатель, представившая кейс: ЦМИТ «ПОЛИЦЕНТ: АВИАЦИЯ и КОСМОС» на базе ЦДАиК ДОСААФ России

Отчет по проекту

Название проекта: «Ближе к звёздам»

Авторы проекта:

учащиеся МОУ «СОШ № 47» г. Магнитогорска

Куратор команды: Федорова А.А., учитель технологии

Магнитогорск, 2019

Аннотация

В данной работе представлен проект системы жизнеобеспечения экипажа на космической станции для длительных или неограниченных по времени полетов. Проведено исследование по интересующим вопросам в этой тематике. По итогам теоретического анализа сделано проектирование системы жизнеобеспечения и разработана схема прототипа. Внедрение данной системы поможет увеличить время нахождения экипажа в космосе, что позволит человечеству более активно осваивать неизученные космические пространства. Дальнейшие перспективы развития заключаются в усовершенствовании прототипа данной СЖО путем добавления более новых технологий и разработок из научного мира.

Актуальность нашего проекта заключается в том, что человечество должно стремиться к долговременным полетам в космосе и развивать космический туризм.

Мы выбрали этот кейс, потому что хотим попробовать свои силы во взрослом деле, что сделает нас увереннее в себе, а значит успешнее. А также для того чтобы получить итог, который можно будет применить для экипажа космического корабля, чтобы эффективно изучать и осваивать космос.

В процессе работы мы усовершенствуем свои навыки в техническом направлении, расширим знания о российской космонавтике, практическом применении космического пространства в мирных и оборонных целях, расширим знания о потребностях человека в космосе, изучим более подробно нужные нам растения, улучшим процесс создания мобильного приложения и программных кодов, что в дальнейшем будет полезно для нашей деятельности.  

Основная проблема заключается в оборудовании космической станции необходимым комплектом средств и предметов для длительных полетов.

Цель проекта: Спроектировать прототипы систем жизнеобеспечения в космосе с возможностью удаленного управления и контроля

Ожидаемый результат (гипотеза): Проектировка космической станции, с системой жизнеобеспечения, предназначенной для долговременных полетов в космос.

Задачи проекта:

- Создание автоматизированной системы жизнеобеспечения, оптимизирующую величину (массу) запасов, необходимую для полетов в космосе неопределенной продолжительности (бесконечных);

- Подбор культур и живых организмов, культивируемых в космосе, для обеспечения экипажа и пассажиров космического корабля необходимыми: продуктами питания, кислородом, водой, медикаментами;

- Анализ и учет вероятных возникающих факторов;

- Расчет норм потребления и возобновляемого количества культивируемых форм жизни;

- Определение и проектирование систем датчиков, фильтров, переработки и рециркуляции продуктов жизнедеятельности;

- Создание автоматизированной системы контроля и управления внутри космического корабля и с Земли.

Этапы выполнения проекта :

Работа над проектом проходила в 3 этапа.

Этап «Исследование» и его результаты:

В процессе работы были изучены следующие материалы:

• История российской космонавтики;
•  Список медикаментов, которые могут потребоваться во время долгосрочной космического экспедиции;
• Ежедневный рацион питания космонавта;
• Живые растения, выращивание которых возможно на космическом корабле;
• Режим дня космонавта;
• Оснащение системы жизнеобеспечения;
• Системы регенерации питьевой воды и кислорода;
• Оснащение рекреаций и других мест восстановления, отдыха;
• Оснащение комнат для спортивной деятельности и поддержания тонуса и физического духа космонавта;
• Анализ источников альтернативной и традиционной энергии, подходящие для космического корабля.

Этап «Проектирование» и его результаты:

В ходе этапа была разработана аэропонная ферма генерации кислорода и растительной пищи, которая  сотстоит из нескольких систем:

• Система регенерации растительной пищи включает себя аэропонную ферму, в которой могут совместно прорастать различные культуры, обеспечивающие экипаж пищей.
• Система регенерация кислорода основывается на подаче в среду растения углекислого газа из блоков жизнеобеспечения. Растения перерабатывают углекислый газ, посредствам фотосинтеза в кислород. Позже кислород фильтруется от углекислого газа и подается в блоки жизнеобеспечения.
• Обслуживающими системами является внутренняя конденсация и самополив растения, также при необходимости излишки воды, минуя фильтрацию попадают в водохранилище и обратно, из водохранилища  на ферму, при необходимости.

Этап «Прототипирование» и его результаты:

Рис. 1 Схема СЖО

На этом этапе была спроектирована схема прототипа СЖО на космическом корабле, которая включает в себя следующие блоки (рис. 1):

1.  Аэропонная ферма генерации кислорода и растительной пищи

2.  Транспортировка излишков воды из фермы.

3.  Транспортировка воды для пополнения запасов фермы.

4.  Фильтр для отчистки поступающей из фермы воды

5.  Водохранилище, служащие для накопления и содержания запасов чистой воды.

6.  Контейнер для утилизации твердых биологических отходов.

7.  Система фильтрации, сублимации, обезвоживания и других методов отчистки воды от  примесей(в т.ч твердых биологических отходов)

8. Транспортировка чистой воды из системы фильтрации в водохранилище.

9. Подача воды в блоки жизнедеятельности

10. Транспортировка загрязненной воды к системе фильтрации.

11. Блоки жизнедеятельности экипажа судна.

12. Доставка кислорода к блокам жизнедеятельности  из центральной кислородной артерии.

13. Система отделения кислорода от углекислого газа в процентном соотношении.

14. Введение кислорода в центральную кислородную артерию.

15. Доставка кислорода из системы генерации к блокам жизнедеятельности по центральной кислородной артерии.

16. Транспортировка воздуха с повышенным содержанием углекислого газа к ферме.

Результаты проекта и дальнейшие перспективы : мы создали автоматизированную систему жизнеобеспечения для полета на длительный срок, тем самым создав благоприятные условия для всего экипажа и упростив космические путешествия. Данные наработки в будущем могут помочь в освоении новых ранее неизученных космических территорий, а также упростят сам процесс полета.

Дополнительно станет возможным осуществление космического туризма.

Данная система может работать и обеспечивать экипаж, в том числе и на планетах временного обитания. Размещение системы может быть как автономным(приземлившееся судно с экипажем) так и стационарным, если система устанавливается непосредственно на планете временного и продолжительного обитания.

Список источников:

1. Запас лекарственных средств на МКС– [Электронный ресурс]-Режим доступа:http://www.sciencedebate2008.com/zapas-lekarstvennykh-sredstv-na-mks/ дата обращения 24-10-2018 )
2. Как спят космонавты в космосе– [Электронный ресурс]-Режим доступа:https://kipmu.ru/kak-spyat-kosmonavty-v-kosmose/ (дата обращения 13-11-2018)
3. Лаборатория в космосе– [Электронный ресурс]-Режим доступа:http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/tm/1953/8/lab-v-kos.html (дата обращения 13-11-2018)
4. Отходы жизнедеятельности экипажа еще один источник топлива космических кораблей – [Электронный ресурс]-Режим доступа: https://www.dailytechinfo.org/space/1858-otxody-zhiznedeyatelnosti-yekipazha-eshhe-odin-istochnik-topliva-kosmicheskix-korablej.html (дата обращения 24-10-2018)
5. "Приятного аппетита!" или Как космонавты питаются на станции – [Электронный ресурс]-Режим доступа: http://www.gctc.ru/main.php?id=2352 (дата обращения 07-12-2018)
6. Простым языком о космических двигателях– [Электронный ресурс]-Режим доступа:https://pikabu.ru/story/prostyim_yazyikom_o_kosmicheskikh_dvigatelyakh_5301568 (дата обращения 10-11-2018)
7. Растения, которые могут заменить парацетамол и  ибупрофен – [Электронный ресурс]-Режим доступа: https://rodovid.me/zelenaya_aptechka/rasteniya-kotorye-mogut-zamenit-paracetamol-i-ibuprofen.html (дата обращения 24-10-2018)
8. Реализованные проекты Аппарат водоочистки "КОСМОС-LASS"– [Электронный ресурс]-Режим доступа:https://www.niichimmash.ru/projects/kosmos-lass/  (дата обращения 10-11-2018)
9. Регенерация воды на МКС– [Электронный ресурс]-Режим доступа: https://livescience.ru/content/view/644/152/ (дата обращения 10-11-2018)
10. Регенерация воды на МКС – [Электронный ресурс]-Режим доступа:http://еда-космонавтов.рф/blog/post/regeneracia-vody-na-mks (дата обращения 10-11-2018)
11. Санузел на орбите, или Какое зрелище в космосе самое удивительное? – [Электронный ресурс]-Режим доступа:https://shkolazhizni.ru/world/articles/36037/ (дата обращения 13-11-2018 )
12. Что едят космонавты из разных стран мира– [Электронный ресурс]-Режим доступа:https://www.adme.ru/zhizn-nauka/chto-edyat-kosmonavty-iz-raznyh-stran-mira-1425015/ (дата обращения  07-12-2018)
13. Экскурсия по МКС от астронавта NASA (русский перевод) – [Электронный ресурс]-Режим доступа:https://www.youtube.com/watch?v=i_Yp64ZaAJs (дата обращения 21-10-2018)