Этап 1 - теоретическая и презентационная проработка вопроса

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ И КОСМОС

«IOT ПРОЕКТ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ЛЮДЕЙ В КОСМОСЕ»

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

Название компании – описание компании

ЦМИТ «ПОЛИЦЕНТ: АВИАЦИЯ и КОСМОС» на базе ЦДАиК ДОСААФ России - это специализированный ресурсный комплекс, где будут заниматься сотни детей, формируя новое поколение российских инноваторов, инженерно-технических специалистов и предпринимателей, готовых уже сегодня представлять свои решения и разработки на мировых высокотехнологичных рынках.

Проблема

С началом эры пилотируемых космических полётов перед человечеством встала новая практическая задача: обеспечение искусственной среды обитания для экипажей в гермокабинах ограниченного объема. В космосе система жизнеобеспечения (СЖО) призвана обеспечивать экипаж водой, воздухом и пищей. До сих пор все пилотируемые миссии были относительно краткими по длительности и полагались на снабжение продуктами с Земли. Несмотря на повышенную безопасность и надежность, незначительные энергетические потребности при функционировании систем жизнеобеспечения на основе запасов расходуемых веществ, взятых с Земли, последние имеют существенный недостаток: их масса и габариты возрастают прямо пропорционально длительности космической экспедиции и количеству членов экипажей.

По достижении определенной продолжительности полёта СЖО на основе запасов могут быть препятствием для реализации экспедиции. В результате многолетней практики длительных орбитальных полётов на станциях типа «САЛЮТ», «МИР» и «МКС» были получены нормы потребления основных компонентов СЖО: кислород – 0,96 кг на человека в сутки (чел.сут.), питьевая вода – 2,5 кг/чел.сут., пища – 1,75 кг/чел.сут. и т.д.). Основываясь на полученных нормах, легко подсчитать, что необходимая масса запасов для экипажа из 6 человек в условиях 500-суточного полёта (без учета массы тары и систем хранения) составило бы величину более 58 тонн. В случае использования систем жизнеобеспечения, основанных на запасах расходных материалов (как у моряков), понадобится создание систем хранения продуктов жизнедеятельности космонавтов: фекалий, мочи, конденсата атмосферной влаги, использованных санитарно-гигиенических и кухонных вод и т.д.

Современные технологии позволяют в большей мере перерабатывать многие виды отходов, было проведено немало исследований на предмет выращивания всевозможных биологических видов, способных в достаточной степени удовлетворить потребности человека, непосредственно в космосе.

Задачи:

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

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

3. Анализ и учет вероятных возникающих факторов

4. Расчет норм потребления и возобновляемого количества культивируемых форм жизни

5. Определение и проектирование систем датчиков, фильтров, переработки и рециркуляции продуктов жизнедеятельности

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

Мы предлагаем вам отчасти пофантазировать, а в большей мере провести реальное исследование потребностей людей на борту космического корабля (МКС), предложить возможные пути решения проблемы минимизации массы и габаритов загружаемых на Земле запасов, необходимых для обеспечения экипажа водой, воздухом и пищей, разработав автономную, автоматизированную СЖО, предполагающую производство всего необходимого непосредственно на космическом корабле.

Комплексное решение озвученной проблемы будет складываться из следующих аспектов:

- обеспечение экипажа воздухом

- обеспечение экипажа пищей

- обеспечение экипажа водой

- обеспечение экипажа необходимым количеством часто используемых медикаментов

- утилизация и переработка отходов жизнедеятельности

- автоматизация СЖО

- автоматизация систем культивирования растений и живых организмов

- решения для обеспечения возможности контроля и управления основными инженерными системами как внутри корабля (без внешнего канала связи в Интернет), так и с Земли (мобильные приложения, программы на ПК с подключением к Интернету)

3. Задание кейса:

o Описать потребности человека в космосе, определить возможный список реализуемых функций исходя из обязательных разделов задания (безопасность, автоматика, информирование, управление), а также основные направления оптимизации затрат, объемов исходных систем при формировании автономной СЖО на борту космического корабля;

o Сформировать перечень растений (культур) и живых организмов, культивируемых в космосе, для обеспечения экипажа космического корабля необходимыми: продуктами питания, кислородом, водой, медикаментами.

o Сформировать технические требования к системе, обеспечив защиту помещений различного назначения (теплицы, инкубаторы, коллекторы, системы хранения) от основных видов возможных неприятностей, а также формирования комфортных условий проживания и пользования;

o Спроектировать прототипы СЖО с возможностью удаленного контроля и управления;

o Реализовать:

o Подключение датчиков;

o Подключение исполнительных устройств;

o Работу контроллера на объекте, включая интерфейс (дисплей);

o Внешнее подключение контроллера к Интернет;

o Разработку интерфейса мобильного приложения с широким спектром сервисов;

o Подключить систему и презентовать полностью законченное сервисное решение для широкого применения и тиражирования.

 

* Самое удобное для реализации кейса — использовать настольную модель «умного дома/ теплицы», на которой реализовать весь функционал. Отличным решением будет также реализация кейса в классе или специальном помещении учебного заведения. Возможно создание виртуальной комнаты.

 

Ожидаемый результат работы:

Подробный проект-описание решения в виде презентации и обоснование технического задания к нему;

Создание действующей модели решения на объекте и в мобильном телефоне пользователя с демонстрацией всех возможностей.

Как решить задание?

 

Целесообразно действовать единой командой, но разбиться на подгруппы для реализации проекта целиком.

Каждый человек в команде выполняет свои задачи, взаимодействуя с другими членами команды, получая и отдавая им необходимые данные в определенном протоколе.

Далее необходимо действовать по следующему плану.

Этап 1 - теоретическая и презентационная проработка вопроса.

- Подробно изучить, из чего формируются сегодня требования к СЖО космических станций/кораблей. Определить основные направления возможного развития спектра сервисов, сокращения затрат, а также основные сферы, где подобные решения также будут востребованы.

- Провести интервью с космонавтами, сформулировав основные виды потребностей и предложив перечень «удобных» решений. Продумать различные варианты решений этих задач с учетом условий пребывания в космосе.

- Составить подробный описательный документ - Технической проект реализуемого командой решения.

- Произвести расчеты стоимости всех формируемых сервисов.

- Подготовить презентацию на основе полученных результатов