En Moon Camp Pioneers, la misión de cada equipo es diseñar en 3D un campamento lunar completo utilizando el software de su elección. 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 en su campamento lunar.
Segundo puesto - Estados no miembros de la ASE
Özel Bahçeşehir Koleji Fen ve Teknoloji Lisesi Samsun-Turquía Turquía 14, 16, 17 6 / 3 Inglés
Software de diseño 3D: Fusion 360
Totalmente diseñado por nuestro equipo, nuestro campamento lunar está situado entre los cráteres Shackleton y Shoemaker para acoger a 4 astronautas durante sus investigaciones científicas. La base principal, muy influenciada por las hojas de las plantas durante su diseño, tiene capas que responden a diferentes propósitos y consta de 6 partes diferentes. La primera de estas secciones contiene las zonas de trabajo de los astronautas, la segunda contiene los sistemas de electrólisis y tratamiento de agua, la tercera tiene las zonas personales de los astronautas, la cuarta incluye las zonas comunes de los astronautas, la quinta contiene la sala de material y el almacén, y la última es la zona agrícola. Aparte de la base principal se encuentran el garaje y el observatorio, cuyos diseños se inspiran en los caparazones de los armadillos, un módulo lunar y brazos robóticos de impresión 3D. Para satisfacer las necesidades de la base, como agua y oxígeno, o para la gestión de residuos, se han colocado diversos sistemas en la base; se ha creado un sistema de comunicación híbrido para proporcionar comunicación, se han colocado paneles solares en la base y diferentes regiones para proporcionar energía, y se han diseñado rovers para ayudar a los astronautas durante sus misiones.
Estamos planeando dar un gran paso en el viaje de la humanidad a la Luna con nuestro campamento lunar diseñado. La base lunar que hemos completado por ahora es para la investigación científica, pero esto puede cambiar en el futuro. La idea de nuestra base producida en esta etapa fue desarrollada para sólo 4 astronautas. Este diseño incluye laboratorios y recursos donde los astronautas pueden trabajar en astrofísica, química, biología y agricultura. Sin embargo, con la estructura modular de nuestra base, es posible ampliar el diseño y aumentar el radio de su finalidad. Con la ampliación de la base en etapas posteriores, nuestra base podrá abrirse con fines comerciales para mostrar al mundo cómo es la vida en el espacio. Con etapas aún más avanzadas, nuestra base podrá ampliarse para que sean posibles las expediciones turísticas.
Tenemos previsto construir nuestro campamento lunar en el Polo Sur, concretamente entre los cráteres Shackleton y Shoemaker. Nuestra principal razón para elegir situar nuestra base entre estos dos cráteres es aprovechar las ventajas de ambos. Los estudios demuestran que el cráter Shoemaker contiene vastos recursos de agua congelada, hidrógeno y minerales. Por lo tanto, podemos utilizar el agua congelada para beber, el hidrógeno para la extracción de agua y energía, y los minerales para la investigación científica. Por otro lado, los valores de temperatura del cráter Shackleton fluctúan menos. El cráter recibe luz solar continuamente durante casi 2 meses y 90% del día, lo que significa que podemos ahorrar más energía para nuestro campamento lunar con paneles solares. Dado que la distancia entre estos dos cráteres es de aproximadamente 60-65 km, será posible viajar entre ellos. También se prevé que la meteorología del lugar elegido sea parcialmente mejor, lo que reducirá al mínimo las condiciones adversas.
La construcción de nuestro campamento lunar incluirá dos misiones diferentes denominadas A y B. La misión A se completará de forma autónoma sin que los astronautas pisen la Luna. Esta fase será llevada a cabo por rovers especialmente diseñados y brazos robóticos de impresión 3D, utilizando materiales de construcción como hormigón y ETFE procedentes de la Tierra. En primer lugar, el rover nivelador acondicionará el terreno para la base y recogerá suelo lunar. A continuación, los robots autónomos y los brazos robóticos empezarán a construir la base. La capa interior de nuestra base será de hormigón constituido con suelo lunar. Después, la capa central se hará con ETFE y, por último, la capa exterior se hará con suelo lunar que se transformará en una forma utilizable para la impresión 3D. El contorno de nuestra base se completará colocando paneles solares en los tejados. El diseño general de nuestra base se inspira en las hojas. La estructura de tres capas de nuestra sede se obtuvo de su textura en capas, mientras que los pasillos de la base se replicaron a partir de nervios. Además, el diseño de nuestro garaje y observatorio se inspiró en la capacidad de los armadillos para protegerse con su escudo. Este diseño también proporcionó una estructura plegable, que nos ayudó a ahorrar espacio. Además, el diseño de nuestra base se constituyó teniendo en cuenta la modularidad y la longevidad, lo que nos permitió ampliarla siempre que lo deseáramos. Dentro de la Misión B, los astronautas alunizarán y colocarán todas las propiedades entregadas, lo que supondrá el inicio de la vida en la Luna.
Los astronautas estacionados en un campamento lunar estarían expuestos a un entorno duro que puede amenazar su salud y su seguridad. Uno de los retos más importantes a los que se enfrentarían es proporcionarles protección y cobijo frente al extremo entorno lunar. Para ello, nuestro equipo ha analizado y buscado en profundidad los problemas medioambientales a los que puede enfrentarse nuestro campamento lunar. Hicimos una lista de los principales factores que deberían tenerse en cuenta, como el aislamiento térmico y la protección contra los meteoritos y la radiación. En esta dirección, buscamos soluciones para cada problema identificado e integramos estas soluciones en nuestro diseño, precisamente en la estructura de nuestra base. En cuanto a la selección de materiales en general, se buscaron cuatro características principales. Éstas se determinaron como materiales reflectantes que reflejan la luz solar en la superficie lunar y protegen la temperatura, materiales de aislamiento térmico que evitan la pérdida de calor en el interior, materiales duraderos que formarán las capas exteriores del campamento, y materiales ligeros que se colocarán en los cimientos para facilitar la instalación de la base. Decidimos qué materiales se adecuarían a cada característica profundizando en ellos e investigándolos. Decidimos utilizar suelo lunar como material reflectante. Con esta capa situada en la parte más externa de la base, también proporcionamos aislamiento térmico y protección contra los meteoritos. El material etileno tetrafluoroetileno (ETFE), que formará la capa intermedia de la base, aumentará la resistencia incluso con una capa fina y ligera gracias a su alta temperatura de fusión y también nos favorecerá con las propiedades de resistencia a la radiación de alta energía, reciclabilidad y larga duración de este material. La capa de hormigón más interna proporcionará el aislamiento radiactivo primario de la base. Una capa de hasta 1 metro protegerá la base de los rayos gamma y X. Nuestros sistemas de purificación del aire y el agua también garantizarán la seguridad de los astronautas dentro de la base.
El agua: El agua es crucial para la vida en el campamento. Al principio, se traerá de la Tierra la cantidad de agua necesaria. También se construirá un sistema de gestión del agua que circule continuamente por la base. Este sistema purificará la orina, el sudor, la humedad, etc. Al hacer la purificación, estaremos reciclando 90% del agua. El hielo de agua lunar es otra opción para utilizar como recurso hídrico. El hielo de agua se extraerá con rovers y se almacenará para utilizarlo cuando sea necesario.
Alimentos: Al principio, los astronautas consumirán los alimentos que hayan traído de la Tierra. Además, se les proporcionarán alimentos frescos utilizando el método de la agricultura aeropónica. Con la agricultura aeropónica, se ahorrará 95% del agua y el crecimiento será 3 veces más rápido que con la agricultura tradicional. Nuestro objetivo es crear una dieta sana para los astronautas. Planeamos cultivar patatas, espinacas, judías, etc., que tienen un alto valor nutritivo y son fáciles de cultivar.
Aire: Nuestro sistema de reciclaje incluye un sistema de gestión del aire. La cantidad necesaria de agua procedente del sistema de gestión del agua se enviará a electrólisis. Con la electrólisis, se separarán las moléculas de hidrógeno y oxígeno. El oxígeno, apto para respirar, se distribuirá por la base. El hidrógeno restante se utilizará para producir agua con nuestro sistema Sabatier. El ciclo de fotosíntesis de las plantas también contribuirá al sistema de gestión del aire.
Alimentación: La energía es vital para garantizar la continuidad de la base. Planeamos colocar paneles solares IBC de tipo N que tienen una eficiencia de 23% en la parte superior de nuestra base. Además, se colocarán paneles solares concentrados (CSP), que convierten la luz solar en calor y lo almacenan, en el cráter Shackleton, ya que este lugar está casi siempre expuesto a la luz solar. Este sistema contribuye significativamente a la base porque es renovable y altamente eficiente.
La gestión de residuos es un asunto esencial en nuestra base lunar. Desde el principio, nuestros planes de gestión se diseñaron para minimizar el gasto en residuos siguiendo una política de cero residuos. Por otra parte, mientras haya distintos tipos de residuos, es necesario utilizar diversos métodos para reducir y eliminar cada basura. Los residuos orgánicos producidos pueden convertirse en fertilizantes. Esto proporcionará calor y energía que saldrá para el sistema de calefacción de la base. Los fertilizantes producidos también pueden utilizarse para estudios de plantación. Además, los residuos aprovechables, como los plásticos, se utilizarán para satisfacer las necesidades de nuestros campamentos utilizándolos para suministrar filamentos en impresoras 3D. Por otro lado, los residuos sólidos no convertibles también podrán tener diversos usos. Estos residuos se enviarán a la atmósfera terrestre y nos aseguraremos de que se destruyen quemándolos.
Para cumplir diferentes requisitos en la comunicación espacial, como la fiabilidad y la latencia, decidimos crear una estructura de comunicación híbrida en nuestro campamento lunar en la que diferentes sistemas cumplan estos requisitos. El método principal serán las comunicaciones por radio, como en anteriores misiones lunares. Al ser más rápido, se podrá utilizar un sistema de comunicación por láser cuando se requiera una comunicación instantánea. Para estos sistemas, debe haber una estación terrestre en la Tierra y un transceptor y una antena en la Luna. La posición de las estaciones terrestres debe estar cerca del ecuador con una vista despejada del cielo austral para tener una visión continua del campamento. Por último, el campamento también puede disponer de un sistema de reserva que soporte la comunicación por satélite, que es el método más seguro y estudiado. El satélite necesario puede situarse en la órbita de la Luna, lo que también permite mantener la comunicación entre otros campamentos lunares.
Nuestro campamento lunar presentaría una oportunidad sin igual para la exploración científica, ofreciendo un entorno único para llevar a cabo investigaciones en una amplia gama de disciplinas científicas. Los contenidos que se incluirán en los estudios que se llevarán a cabo en nuestro campamento lunar incluirán definitivamente la estructura y el medio ambiente de la Luna. El factor principal de dichos estudios puede ser el suelo lunar. Se dice que el suelo lunar tiene potencial para ser utilizado en la producción de oxígeno y combustible. Este puede ser un campo que estudien nuestros campistas. Examinando el suelo y las rocas extraídas de la superficie lunar, se pueden investigar minerales y sustancias similares, e investigar para qué se pueden utilizar estos materiales. Además de sustancias, también se pueden explorar rastros de vida. Al mismo tiempo, los astronautas pueden analizar y descubrir más detalles sobre la formación de la Luna. Además, se pueden realizar estudios de plantación en suelo lunar. Yendo más lejos, se puede examinar el uso de diversos microorganismos en la agricultura lunar, o estudiar diferentes métodos para hacer posible la agricultura en el suelo lunar y en el entorno lunar. Mientras todos trabajan en estos campos, se puede realizar una cartografía reciente y desarrollada de la Luna y de sus características geológicas. Por último, también pueden realizarse estudios sobre la psicología de los astronautas en la base. Los cambios y la evolución psicológica de estos individuos, que vivirán aislados en un entorno diferente durante mucho tiempo, pueden seguirse mediante la comunicación con el mundo. Al mismo tiempo, se puede proporcionar a los astronautas la posibilidad de llevar un diario o vlog durante su estancia en el espacio para apoyar este trabajo, creando así un recurso sobre cómo es la vida en el espacio.
En un campamento lunar, los astronautas entrarán aislados en un entorno desconocido mientras ven cómo el planeta en el que han pasado toda su vida se encoge hasta convertirse en una pequeña esfera azul y verde. Es un hecho que estos enormes cambios en la vida de los astronautas pueden tener con el tiempo efectos tanto físicos como mentales en ellos. Por eso, los astronautas deben seguir un programa de entrenamiento para asegurarse de que están totalmente preparados para afrontar los retos físicos y mentales de vivir y trabajar en la Luna. Nuestro equipo preparó un programa de prueba para los astronautas que tardará unos 3 años en completarse. En la primera fase, los astronautas recibirán un año de formación general sobre la vida en el espacio. En etapas posteriores, cada astronauta recibirá formación detallada sobre su especialidad. La primera fase de la formación incluirá dos áreas importantes: salud mental y aptitud física. Con su entrenamiento físico, los astronautas se familiarizarán con las duras condiciones lunares, como por ejemplo cómo adaptarse a los movimientos o reducir la pérdida muscular en condiciones de baja gravedad. Por otro lado, todos los astronautas deben recibir una formación básica sobre el manejo de los sistemas utilizados en la base y en otras naves espaciales, al tiempo que se entrenan para actuar ante posibles averías. Todos los astronautas deben conocer también los primeros auxilios y la información médica básica. Con su formación mental, los astronautas aprenderán a lidiar con el aislamiento a la vez que aprenden sobre el trabajo en equipo y mejoran sus habilidades comunicativas y su capacidad para resolver problemas, ya que tendrán a varias personas en su vida en el campamento. Tras aprender las habilidades necesarias, los astronautas recibirán formación sobre sus propias especialidades, como bioingeniería, ingeniería química o ingeniería de vuelo, y sobre cómo pueden utilizarlas en la Luna. La formación de los astronautas no terminará cuando aterricen en la Luna, sino que continuará con la comunicación que se les proporcione con expertos en la Tierra, como psiquiatras.
Nuestro viaje por el espacio comienza con una nave espacial formada por las partes del módulo de mando, de servicio y lunar. El módulo de mando será la parte central desde donde los astronautas controlarán la nave. El módulo de servicio almacenará el motor, el combustible y todo el equipo utilizado en la Luna. El módulo lunar se utilizará para aterrizar y despegar en la Luna. En cuanto a los vehículos de nuestro campamento, hay un rover de investigación, un rover constructor y un rover colector. El rover de investigación, que tiene un almacén, es para que lo utilicen los astronautas cuando viajen e investiguen en la Luna. El rover constructor tiene una niveladora y partes de excavadora que recogen de forma autónoma el suelo lunar mientras aplanan el terreno para la base y la construyen. El rover Colector recoge principalmente agua lunar, hielo y otras muestras alrededor de la Luna. También hay un dron diseñado para explorar la Luna desde otro punto de vista.
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