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.
La Academia de Kingston Kingston upon Thames-Surrey Reino Unido 17, 16 6 / 1 Inglés
Software de diseño 3D: Blender
El objetivo de este proyecto es probar una base autosuficiente para 6 astronautas. Los principales experimentos de esta misión son la investigación de los efectos del viento solar en la superficie lunar, así como el cultivo de plantas modificadas genéticamente para hábitats extremos. Nuestra investigación ha incluido publicaciones científicas recientes que exploran los avances actuales y previstos en robótica avanzada, utilización in situ de recursos (ISRU) y ciencia de los materiales. Nuestra base servirá de trampolín hacia futuras investigaciones y misiones previstas en la superficie lunar y marciana, en consonancia con los objetivos de la ESA y la NASA de devolver seres humanos a la Luna y Marte en un futuro próximo. Nuestra base se centrará principalmente en objetivos de investigación, aunque hay margen para proyectos comerciales como la extracción de metales de tierras raras para exportarlos a la Tierra con fines lucrativos, generando una economía lunar sostenible que fomente futuras inversiones en investigación en la Luna.
El objetivo central de la base es simplemente servir de prueba de concepto para la creación de una base autosuficiente que podría utilizarse en otro cuerpo celeste en el futuro.
Dado que la atmósfera de la Luna, completamente inexistente, se aproxima mucho a la baja atmósfera de planetas como Marte -en torno a ≈0,02 kg/m3, que es casi despreciable-, también investigaremos los efectos del Viento Solar. A través del Dispositivo de Lectura del Viento Solar (o SWORD, por sus siglas en inglés), estaremos monitoreando patrones de colisiones del Viento Solar contra la luna, de tal manera que podamos revisar los efectos del viento solar que puede ser necesario conocer para futuros proyectos en otros cuerpos celestes.
SWORD está diseñado a partir del "Solar Orbiting Heliospheric imager", o "SoloHi". Utiliza seis sensores internos independientes para observar la actividad y la liberación solar, y un par de sensores que miden el plasma y los campos magnéticos.
La base se construirá en el borde del cráter Amundsen. Estará situada en un cráter mucho más pequeño, que se encuentra justo al lado del cráter Amundsen.
El diseño 3D de la base utiliza un mapa térmico de este cráter sin nombre, diseñado a escala.
Las coordenadas de este cráter son 84,5°S 82,8°E.
El objetivo de utilizar un cráter más pequeño es permitirnos construir múltiples capas de elevación bajo el suelo con mucho menos esfuerzo.
Según los escáneres de imágenes de la NASA y la ESA de la Luna, se ha localizado agua (en forma de hielo lunar) en el cráter y sus alrededores. Además, según informes de la NASA, se ha determinado que el lugar tiene una exposición casi totalmente constante a la luz solar incidente.
Nuestra base comenzará a construirse como una misión no tripulada, antes del aterrizaje de los astronautas. Utilizando robots controlados por la ESA, construiremos un armazón básico que servirá de alojamiento temporal para los astronautas antes de que la base esté totalmente instalada.
Tras esta fase inicial de construcción, los astronautas habitarán este armazón básico mientras imprimimos en 3D piezas para seguir construyendo las habitaciones tanto manualmente como con ayuda de la robótica. Uno de los retos será la construcción de las zonas subterráneas de la base, que requerirá un importante trabajo de excavación. Se excavará en la ladera del cráter.
Las paredes de la base se construirán en un sistema de tres capas, y para ello utilizaremos tres materiales:
1) La capa más interna es una capa de fluoruro de polivinilideno, un termoplástico no reactivo y térmicamente estable. A pesar de su resistencia, el plástico es muy ligero, por lo que pueden transferirse grandes cantidades de una sola vez sin que el vuelo espacial incurra en costes adicionales significativos.
2) La capa intermedia sería un entramado relativamente fino de fibra de carbono + silicio, que es muy ligero e increíblemente maleable, lo que lo convierte en un material de gran utilidad. Al ser un material ligero y delgado, ocupa muy poco espacio para su transporte a granel.
3) La capa más externa se construiría con regolito lunar impreso en 3D, recogido de la superficie por drones Talaria. Podemos mezclarlo de forma similar al hormigón para crear una capa de hormigón de regolito que recubra el exterior de la base.
Para proteger a los astronautas de los impactos físicos, emplearemos dos materiales específicos en nuestro diseño: Entre las paredes se colocará una fina pero flexible red de fibra de carbono y silicio para protegerlas de los impactos físicos. La flexibilidad de la fibra de carbono le confiere un efecto amortiguador que aumenta significativamente el tiempo de impacto de un micrometeorito y, por tanto, disminuye considerablemente la fuerza ejercida. Esto reduce el riesgo de que un micrometeorito penetre en una habitación. Además, la red de fibra de carbono es conductora, por lo que puede utilizarse como sensor para detectar posibles daños en la base. Como gran parte de la base está por debajo del nivel de la superficie, también cuenta con protección natural del suelo que hay sobre ella.
El sistema de ventilación de la base está diseñado para cerrar automáticamente una sala cuando se activan los sensores integrados en la red de fibra de carbono. Esto significa que una habitación comprometida no perderá oxígeno y el suministro de oxígeno de la base se mantendrá estable. Además, el fotobiorreactor miniaturizado presente en la mayoría de las salas proporcionará oxígeno de reserva en caso de que falle el sistema de ventilación.
Para protegerlas de la radiación UV, las paredes interiores de la base están fabricadas con fluoruro de polivinilideno, un plástico resistente a los rayos UV. Este plástico es increíblemente fuerte (sufre un desgaste de 0,3% en 5 años de uso constante) y resistente a los rayos UV, lo que evita que los astronautas se vean afectados por la nociva radiación UV penetrante.
Agua
El agua se utilizará en un sistema cerrado. Utilizando las granjas de algas y pequeñas cantidades de tratamientos químicos, estaremos constantemente purificando el agua para mantenerla potable. El agua adicional para añadir a los almacenes se obtendrá del hielo lunar, que podemos fundir para extraer agua de él. El agua debe potabilizarse filtrando el regolito lunar nocivo, que puede estar atrapado en el hielo.
Alimentos
Al principio, los alimentos se obtendrán de las reservas de alimentos deshidratados que acompañarán a los astronautas. De este modo, dispondrán de un periodo de gracia antes de ser autosuficientes. Una vez que la agricultura esté instalada y empiecen a llegar las cosechas, la mayor parte de los alimentos procederán de los cultivos transgénicos y de los peces del sistema acuapónico. La agricultura utilizará el sistema acuapónico, en el que los peces y las plantas trabajan en simbiosis, las plantas purifican el agua de los peces y éstos aportan CO2. Hay algunos alimentos deshidratados adicionales como respaldo.
Aire
El oxígeno de la base procederá del criadero de algas. Las algas, Chlorella Vulgaris, consumen el Co2 bombeado a través de la granja y lo utilizan para hacer la fotosíntesis, liberando oxígeno. El exceso de oxígeno se almacena en los tanques, llenándolos de oxígeno que puede utilizarse en caso de emergencia.
Condiciones como la humedad y la presión se controlan de cerca y pueden ajustarse manualmente.
Poder:
Los paneles solares convertirían la luz del sol en electricidad, mientras que la tecnología solar térmica podría utilizarse para calentar agua u otros fluidos con diversos fines, como generar vapor para electricidad o proporcionar calor a los hábitats. Utilizando estas fuentes de energía renovables, podemos reducir la necesidad de alternativas costosas y poco fiables, como los combustibles fósiles o la energía nuclear, y promover un futuro más sostenible para la exploración y el asentamiento lunares.
Los residuos sólidos se trasladarán al edificio de la granja a través del sistema de tuberías. En el edificio de la granja, las lombrices coprófagas devorarán los residuos sólidos, que podrán utilizarse en la producción de biohormigón. Todos los residuos sólidos pasarán por este sistema, por lo que no será necesario ningún otro medio de eliminación. Sin embargo, también podemos utilizar los residuos sólidos en el abono de las granjas cuando sea necesario. Las lombrices también pueden utilizarse para alimentar a los peces del sistema acuapónico.
Los residuos líquidos pasarán a través del criadero de algas. A medida que los residuos líquidos pasen por las tuberías de algas, éstas eliminarán de ellos todos los residuos nitrogenados, incluidos elementos nocivos como el amoníaco. A continuación, el agua se tratará químicamente para potabilizarla, antes de devolverla al sistema de tuberías.
Las ondas de radio han sido el principal método de comunicación entre los astronautas en la Luna y el control de la misión de la ESA. Las ondas de radio son ondas electromagnéticas que pueden viajar a través del vacío, lo que las hace ideales para la comunicación espacial, junto con su capacidad para transmitir datos a grandes distancias. Para comunicarse con los astronautas en la Luna, la ESA utiliza una red de antenas terrestres y satélites de retransmisión en órbita alrededor de la Tierra. Las antenas en la Tierra envían señales de radio a los satélites de retransmisión, que a su vez transmiten las señales a las antenas en la base. Esto permitirá una comunicación eficaz entre la ESA y el Cosmic Oasis. Proyectos anteriores de la ESA y la NASA han utilizado la tecnología de radio con el mismo fin. Aunque se están desarrollando otras tecnologías para la comunicación espacial, como la comunicación por láser, las ondas de radio seguirán siendo el método principal para este fin en este proyecto.
Los vientos solares son una corriente de partículas cargadas que emite constantemente el Sol y que tienen un impacto significativo en la superficie y el entorno de la Luna. El análisis de estos datos se obtendrá mediante el uso del dispositivo denominado Solar Wind Ion Reading Device (o SWORD). En concreto, el proyecto se centrará en analizar la carga de las superficies inducida por el viento solar y cualquier efecto nocivo asociado a ella . El proyecto utilizará simulaciones por ordenador para seguir investigando los mecanismos que subyacen a estos fenómenos. Los resultados de esta investigación contribuirán a mejorar nuestra comprensión del entorno lunar y aportarán ideas sobre los efectos de los vientos solares en otros cuerpos sin aire de nuestro sistema solar, así como para la construcción de futuros hábitats lunares y marcianos.
Además, el duro entorno lunar, con su baja gravedad, sus extremas fluctuaciones de temperatura y la falta de atmósfera y agua, plantea importantes retos para el cultivo. Por eso estudiaremos también el crecimiento de diversos cultivos modificados genéticamente en condiciones lunares y analizaremos su crecimiento y rendimiento en comparación con los cultivos no modificados genéticamente. El proyecto también explorará el potencial de las técnicas de ingeniería genética para mejorar la resistencia y adaptabilidad de los cultivos al entorno lunar. Los resultados de esta investigación podrían tener importantes implicaciones para futuras misiones de exploración espacial a largo plazo y el desarrollo de una agricultura sostenible en el espacio. Si comprendemos el potencial de los cultivos modificados genéticamente para la agricultura lunar, podremos allanar el camino para una presencia humana más sostenible y autosuficiente en la Luna y más allá.
Procedimientos de emergencia: Los astronautas deben estar preparados para hacer frente a emergencias como fallos del equipo, emergencias médicas y evacuaciones.
Entrenamiento psicológico: Los astronautas pasan largos periodos en aislamiento y confinamiento. El entrenamiento psicológico puede ayudarles a sobrellevar el aislamiento, trabajar con estrés y mantener una actitud positiva.
Preparación física: Los astronautas deben someterse al entrenamiento físico típico de la ESA
Formación científica: El manejo de SWORD debe ser posible para los seis astronautas. Sería necesaria una formación sobre su funcionamiento y mantenimiento.
En aras de la seguridad, también sería necesaria una formación en el manejo del fotobiorreactor para poder restablecer fácilmente un suministro constante de oxígeno.
Sistemas de soporte vital: Una misión lunar requiere un hábitat autosuficiente que sustente la vida humana. Los astronautas deben ser entrenados en el funcionamiento de los sistemas de soporte vital, como el reciclaje de aire y agua, la producción de alimentos y la gestión de residuos.
Talaria
Talaria es un modelo de dron de largo alcance que funciona con energía solar. Es un dron polivalente que utiliza un conjunto de brazos robóticos para recoger rocas y hielo lunar a gran distancia. El dron se maneja a distancia desde la sala de comunicaciones, con transmisión directa de vídeo.
La energía solar y las comunicaciones de largo alcance le permiten pasar largos periodos de tiempo fuera de la base en expediciones. El espacio de almacenamiento refrigerado situado en su parte trasera le permite regresar con materiales de destino, como el hielo lunar.
Aegis
Aegis es un modelo de vehículo de largo alcance que funciona con una batería recargable. La batería también puede recargarse mediante los paneles solares montados en la parte superior del vehículo.
Lo conduce una sola persona, pero en su interior pueden vivir hasta tres personas durante largos periodos de tiempo, ya que dispone de los dormitorios necesarios. Posee una gran reserva de oxígeno, así como alimentos deshidratados (y los medios para rehidratarlos).
Como Aegis tiene pasajeros humanos que no llevarán trajes espaciales, es hermético y está blindado para protegerlo de cualquier tipo de brecha.
Iokheira
El Iokheira es un vehículo de exploración de corto alcance con capacidad para dos pasajeros. Tiene el techo abierto y permite desplazamientos muy rápidos a corta distancia. El vehículo se desplaza con rapidez, pero no puede transportar una carga significativa, por lo que se utiliza para la exploración. También puede utilizarse para transportar SWORD para vigilar largas distancias.
Talos
Talos es el cohete que se utilizará para regresar a la Tierra. Una vez instalada la base, se imprimirán individualmente en 3D partes de Talos para construir un cohete capaz de, en caso de emergencia, regresar a la Tierra en caso de que un astronauta se vea comprometido. Como la base es autosuficiente, no es necesario traer suministros a la base desde la Tierra.
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