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Galería Moon Camp Pioneers 2020-2021

En Moon Camp Pioneers la misión de cada equipo es diseñar en 3D un campamento lunar completo utilizando Fusion 360. También tienen que explicar cómo utilizarán los recursos locales, protegerán a los astronautas de los peligros del espacio y describirán las instalaciones para vivir y trabajar.

Equipo: El lado oscuro del queso

UTC Portsmouth  Portsmouth    Reino Unido 16

Visor externo para el proyecto 3D

Descripción del proyecto

Nuestra misión de base lunar se dividirá en 4 etapas iniciales:

En la fase 0, se enviaría a un pequeño equipo a instalar una impresora 3D automatizada de sinterización por láser antes de volver a casa, para producir los ladrillos necesarios para construir la base y, en una misión separada, instalar el pequeño reactor nuclear con algunos especialistas.

La fase 1 incluirá 2 cohetes: uno enviará los recursos de construcción (armazones, tiendas y esclusas) y el otro traerá a la tripulación inicial, que podrá construir las 3 cúpulas centrales iniciales utilizando los armazones fácilmente construibles y los ladrillos impresos (producidos continuamente entre las misiones). 

La fase 2 incluirá más materiales de construcción para producir 3 cúpulas exteriores más grandes para ampliar la base, también recursos para mantener a la tripulación y para la investigación tal - más gente vendrá en el 3er y último cohete de la fase 2 para completar la tripulación completa. 

Etapa 3: se enviará una tripulación de relevo para reemplazar a la tripulación inicial que subió en la Etapa 1, así como cualquier equipo o material solicitado por la tripulación - esta carga útil actuará como respuesta a cualquier problema o necesidad sólo identificable por la tripulación para asegurar que cualquier problema imprevisto tenga un lugar en el plan para ser resuelto. 

Todas las cargas útiles serán entregadas por cohetes Arian 5, ya que tienen una capacidad ideal y la funcionalidad de doble carga útil cuando se envían equipos junto a los miembros de la tripulación.

¿Dónde quieres construir tu campamento lunar?

Nuestra base lunar estará situada cerca de Stöfler, que es un cráter en las tierras altas del sur. El lado sur tiene luz solar la mayor parte del día, lo que nos proporciona energía a través de los paneles solares, así como luz para realizar tareas a lo largo del día. Debido a que los cráteres están en constante oscuridad, hay acceso al hielo lunar, que es un recurso importante sobre todo en las últimas fases de funcionamiento de las bases (para fabricar combustible para cohetes). Como el objetivo final de nuestra base es convertirse en una base de lanzamiento de cohetes, estar en el lado sur permite a los cohetes realizar una maniobra de honda alrededor de la Tierra cuando emprenden su viaje hacia el sistema solar. De este modo, las naves ganarán mucha velocidad sin consumir mucho combustible, lo que hará que los lanzamientos sean aún más eficaces.

¿Cómo piensas construir tu campamento lunar? Describe las técnicas y los materiales que utilizarás.

Nuestro Campamento Lunar será modular para que se puedan añadir fácilmente nuevas estructuras a medida que se amplíe la base. Cada estructura constará de 3 capas (ver en nuestra maqueta con el análisis de secciones) y esclusas para salidas y entradas. La capa interior será de poliéster recubierto de PVC (inspirada en las tiendas de montañismo y los invernaderos herméticos), ya que puede engancharse fácilmente a la capa 2 y es completamente hermética, por lo que puede presurizarse y convertirse en espacio habitable para la tripulación. La segunda capa será una estructura metálica de triángulos que formarán una cúpula, ya que los arcos son la forma más resistente y los triángulos son robustos y fáciles de construir. La estructura metálica puede ser construida a mano con postes de aluminio de 50 mm de diámetro por miembros de la tripulación vestidos con trajes espaciales. La tercera y última capa será una cúpula de ladrillos fabricados con suelo lunar, fáciles de ensamblar, con formas entrelazadas y que se sostienen por sí solos fuera de la estructura metálica. Se fabricarán con robots de impresión de regolito SLS automatizados y programados para producirlos mientras se dejan en la Luna tras la fase 0, de modo que los ladrillos estén listos para la fase 1. Tras las 4 etapas iniciales, habrá 6 cúpulas de 6 m de diámetro y 3 de 12 m. Las 6 pequeñas serán para: Una cocina, control de energía y oxígeno, viviendas, gimnasio, centro de comunicaciones y bahía médica. Las 3 más grandes estarán divididas por la mitad por el polímero (para que sean herméticas) y la mitad de cada una será para algas e hidroponía, mientras que las otras 3 mitades serán un taller, un laboratorio y un almacén.

El entorno de la Luna es muy peligroso para los astronautas. Explica cómo tu campamento lunar les protegerá.

La prioridad número 1 en el diseño de la base lunar es la seguridad de la tripulación. Las estructuras de la base están hechas de cúpulas, que son naturalmente las más resistentes para garantizar la longevidad y proteger a los tripulantes de cualquier lluvia de asteroides o desechos espaciales. El material interior de la tienda es un poliéster resistente y recubierto para garantizar que no haya rasgaduras ni fugas. Los niveles de radiación en la superficie de la Luna son aproximadamente 200 veces superiores a los de la Tierra, debido a la ausencia de atmósfera que bloquee el CMBR. Por este motivo, la capa exterior de la cúpula es tan gruesa (500 mm), ya que absorberá la mayor parte de la radiación y la tienda (que será reflectante) detendrá el resto. Todas las cúpulas tienen múltiples rutas de acceso, energía solar con respaldo nuclear, sistema de generación de oxígeno y algas, por lo que ningún fallo podría romper el sistema.

Explique cómo su campamento lunar proporcionará a los astronautas:
Agua
Alimentos
Electricidad
Aire

La mayor parte del agua procederá del sistema de recuperación de agua (WRS), que recoge el agua del ambiente (condensación y humedad), así como la orina. El agua también se crea en un sistema Sabatier, que combina el hidrógeno producido por la OGS (véase 2.4 D) con dióxido de carbono para producir agua (calor y metano). Esta agua puede utilizarse ahora para múltiples usos. El calor puede utilizarse para calentar la base y el metano almacenado para ser utilizado como combustible. El resto del agua para los estanques de algas, un suministro fresco de agua para mezclar en el sistema y utilizar posteriormente en la producción de hidrógeno y oxígeno para combustible de cohetes; procederá de los depósitos de hielo de la Luna.

Durante las fases iniciales de la misión, los astronautas vivirán de las raciones que les envíen desde la Tierra. Estos suministros se repondrán con los demás alunizajes necesarios para la misión. En la primera etapa, se creará una de las tres "Agrocúpulas" en la Luna. En ellos se cultivarán, entre otras cosas, los alimentos necesarios para alimentar la base lunar. En las etapas siguientes se crearán las infraestructuras necesarias para las otras dos naves. Sin embargo, se seguirá suministrando regularmente raciones desde la Tierra, como medida de seguridad y para completar los minerales y la sal de los astronautas. La hidroponía permite a los astronautas y a los equipos de tierra controlar casi por completo el crecimiento de los cultivos, programando las cosechas y proporcionando nutrientes para un crecimiento fructífero. Los cultivos se modificarán genéticamente para que crezcan más y más rápido que los naturales, maximizando así la producción de alimentos.

La mayoría de las operaciones espaciales funcionan con paneles solares, son excelentes. Además, son más eficaces en el espacio que en la Tierra, ya que no hay atmósfera que reduzca la intensidad de la luz. Una vez completada, nuestra base lunar utilizará tres paneles solares junto con un pequeño reactor nuclear, un reactor de neutrones rápidos (FNR), que utiliza un refrigerante Na-K-C. Su funcionamiento fiable (en el espacio) elimina el riesgo de SCRAM (o fusión). Proporciona otra capa de protección contra la pérdida de energía en caso de fallo, además de los tres paneles solares independientes. Además de cubrir la demanda de energía de base. Se instalará en un cráter cercano que servirá de escudo en caso de accidente y mantendrá el reactor a la sombra para facilitar la refrigeración. Para cuando sea necesario sustituir el reactor FNR, las tecnologías emergentes, como un híbrido nuclear-batería-reactor, tienen potencial para ser aún más eficaces.

La mayor parte del aire se recicla mediante un sistema de generación de oxígeno (OGS). Este sistema utiliza la electrólisis para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno. El hidrógeno producido se utiliza en el WRS (véase 2.4 A). Este sistema se utiliza en la ISS y en los submarinos desde hace más de 50 años. Se trata de un sistema probado y comprobado, cuyos principales defectos, que sólo aparecen en la práctica, ya han sido subsanados. Los sistemas nunca pueden ser perfectos y es inevitable que se produzcan pérdidas de aire. Sin embargo, repondremos el oxígeno con tanques de algas en la base. Ambos sistemas funcionarán conjuntamente para proporcionar a la tripulación un suministro suficiente de aire respirable. Si se produce una brecha en la base, las zonas con fugas podrán aislarse, ya que todas las puertas son herméticas.

Explique cuál sería el objetivo principal de su campamento lunar (por ejemplo: fines comerciales, científicos y/o turísticos).

El objetivo de nuestra misión es establecer una base autosuficiente en la Luna como requisito previo para una estación de reabastecimiento para viajes espaciales. En el futuro, nuestro objetivo será llegar cada vez más lejos en nuestra galaxia para investigar, explorar y posiblemente habitar nuevos cuerpos celestes en el universo. Durante los viajes espaciales (por ejemplo, los lanzamientos lunares y marcianos), la mayor parte del combustible se utiliza para escapar de la atmósfera de la Tierra, lo que reduce enormemente el alcance de la nave. Nuestra base se utilizará para parar y repostar después de escapar de la Tierra antes de volver a despegar y viajar a donde quiera que vaya la nave. Por ello, el diseño de nuestra base es muy modular, de modo que pueda ampliarse a un puerto mayor con instalaciones de repostaje tras la misión inicial de 4 etapas.

Describa un día en la Luna para su tripulación de astronautas del Campamento Lunar.

Nuestro objetivo es que un día en la Luna para nuestra tripulación refleje fielmente un día de trabajo en la Tierra, con el fin de ayudar a la tripulación a adaptarse más fácil y rápidamente al nuevo entorno, así como reducir la sensación de anormalidad de sus vidas terrestres. Los días comenzarán con ejercicios en el gimnasio, que incluirá una cinta de correr con un arnés elástico para simular una mayor gravedad, seguidos de un desayuno para que los tripulantes tomen energía para el día. A continuación, la tripulación se reunirá para recibir información del comandante, así como cualquier aviso de la tripulación o del control de la misión. A continuación, cada miembro de la tripulación tendrá una o varias tareas matutinas, que dependerán de su función individual En la primera fase de la misión habrá cuatro miembros de la tripulación: Un comandante que también se especialice en botánica, un médico y 2 ingenieros - los trabajos de ejemplo podrían ser la creación de nuevas estructuras para las siguientes etapas, el mantenimiento de la base o el equipo o la supervisión de la hidroponía (en etapas posteriores). En la fase 2, la tripulación se completará con otro botánico (más especializado) (ya que el papel de liderazgo del comandante es su principal prioridad), un científico investigador y otro ingeniero, ya que la construcción y el mantenimiento del equipo son esenciales para la misión. Después de las tareas de la mañana habrá un periodo para comer y algo de tiempo libre, dependiendo de cuántos / cuán urgentes sean los trabajos durante ese día en particular. Luego vendrían las tareas de la tarde, que (al igual que por la mañana) dependerían de las funciones individuales de los miembros de la tripulación. Las tareas de investigación serían importantes, ya que nuestra base necesitará realizar pruebas exhaustivas para cumplir su propósito como requisito previo a la parada de una nave espacial, pero también los grupos de todo el mundo interesados en la investigación lunar, como las universidades, podrían presentar solicitudes de pruebas y muestras de forma similar a como la ISS apoya la investigación global, además de proporcionar una fuente secundaria de financiación para el proyecto de la base lunar. Pretendemos que la jornada sea coherente, pero insistimos en que las decisiones de programación deben tomarse caso por caso, ya que responder a nuevos e imprevistos desarrollos es esencial para prosperar fuera del planeta, por lo que pueden sacrificarse descansos y otras franjas horarias y reembolsarse más adelante si es necesario. Una vez terminadas las tareas del día, los tripulantes cenarán y tendrán tiempo libre para relajarse y divertirse antes de dormir.



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