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.
Escuela Nacional Superior de Informática Tudor Vianu Bucarest-Distrito 1 Rumanía 17 6 / 2 Inglés
Software de diseño 3D: Blender
El proyecto Selene representa un hito importante en la evolución de la ingeniería astronáutica moderna al aspirar a establecer el primer asentamiento espacial tripulado en la Luna. El objetivo principal del proyecto, que consta de tres fases, es crear un hábitat lunar autosuficiente dedicado a la investigación científica. El cráter Shackleton, en el polo sur de la Luna, ha sido seleccionado como emplazamiento ideal para el Moon camp, teniendo en cuenta su abundancia de recursos, cobertura de radiación, seguridad de los habitantes, calidad de vida y valor científico.
Para proteger a los astronautas del duro entorno lunar, el Moon camp se construirá sobre tierra utilizando regolito fundido como barrera natural contra los micrometeoritos y como aislante contra las fluctuaciones de temperatura. Para ofrecer protección contra los fenómenos de alta radiación, el proyecto incluye una sala específica reforzada con paredes de aluminio más gruesas. Para evitar los efectos nocivos del regolito sobre las personas y los equipos, se utilizarán trajes espaciales especiales y sistemas de limpieza.
El Moon camp permitirá a los astronautas tener acceso sostenible a recursos esenciales como agua, alimentos, aire y energía. El agua se obtendrá extrayendo hielo de agua de los polos y mediante ósmosis inversa, mientras que los alimentos frescos se producirán combinando la hidroponía con el crecimiento de plantas en el regolito lunar.
Desde la perspectiva de nuestro equipo, un campamento lunar representa un punto de partida en la evolución astronáutica moderna. El objetivo final del Proyecto Selene es la colonización del hábitat lunar. Sin embargo, para alcanzar nuestro objetivo, el campamento lunar debía estructurarse en tres etapas principales.
Debido a los elevados costes de transporte y a los fines de investigación, la primera fase del Proyecto Selene consistirá únicamente en lo estrictamente necesario para los primeros colonos, que serán profesionales que se dedicarán a la investigación. Durante esta etapa, ingenieros y científicos cartografiarán e inspeccionarán rigurosamente el territorio lunar para garantizar una mayor expansión de nuestro Moon camp.
La fase 2 consiste en la ampliación de nuestra base y la garantía del desarrollo global para los futuros habitantes, mientras que la fase 3 supone la llegada de los colonos terrestres. Al final de esta etapa, el Proyecto Selene se convertirá en un asentamiento turístico y comercial, manteniendo al mismo tiempo su finalidad científica inicial.
Tras estudiar a fondo el entorno lunar, se ha determinado que el emplazamiento más prometedor es, con diferencia, el cráter Shackleton, situado en el Polo Sur. Para decidirnos, tuvimos que analizar un par de factores concluyentes, como los recursos, la cobertura de radiación, la seguridad y calidad de vida de los habitantes, y también la importancia científica. El cráter Shackleton ha superado con creces nuestras expectativas en cada una de las categorías enumeradas anteriormente, lo que nos deja entusiasmados por lo que el Proyecto Selene puede conseguir si se ubica aquí.
El borde del cráter recibe luz solar casi todo el año, lo que proporciona a nuestro Moon camp energía solar constante. Además, debido a la sombra del interior de Shackleton, se ha acumulado hielo en su suelo, lo que resulta crucial. Mediante electrólisis, una molécula de agua puede separarse en gases de oxígeno e hidrógeno. El hidrógeno obtenido puede utilizarse como combustible, mientras que el oxígeno es fundamental para los residentes. Además, las paredes ofrecen protección contra la radiación y el polvo lunar, ambos letales.
La planificación y construcción del campamento lunar será la parte más costosa en tiempo y recursos de todo el proyecto Selene. Por ello, es de suma importancia que la infraestructura lunar permita la extracción local de materiales y una transición serena a la fabricación de cantidades básicas con una autonomía casi total respecto a la Tierra. Una de las partes más preocupantes de la construcción va a ser el mantenimiento de la hermeticidad dentro de los hábitats.
Sin embargo, se podría crear fácilmente una nueva forma de hormigón a partir del regolito rico en azufre, salvo por el agua obligatoria, que va a ser escasa. Se necesitará otro tipo de geotextil con textura espumosa para sellar las cámaras y crear un entorno hermético. Como complemento a estos materiales, se utilizará regolito fundido, un material muy similar al basalto fundido de la Tierra. Este material se obtiene fundiendo regolito en un molde que se enfría lentamente para permitir la formación de una estructura cristalina; un proceso que se ve muy favorecido por la baja gravedad de la Luna. Las ventajas de este material son sus propiedades de alta compresión y moderada resistencia a la tracción, lo que permite que las piezas de construcción tengan hasta diez veces más resistencia a la compresión y a la tracción que el hormigón terrestre.
Por ello, en las primeras fases de la construcción se aprovecharán principalmente los materiales terrestres, construyendo la infraestructura que permita la fundición de regolito, un material muy resistente a la erosión y un blindaje ideal contra los micrometeoritos y la radiación.
Nuestro campamento lunar tendrá que proteger a los astronautas contra las numerosas amenazas del duro entorno lunar: radiación, micrometeoritos, altas fluctuaciones de temperatura y polvo lunar.
Al construir nuestra base sobre el suelo, utilizaremos el regolito de hormigón como escudo natural contra los micrometeoritos. Incluso a poca profundidad, en torno a 1 m, el hormigón lunar puede absorber la mayor parte de los rayos cósmicos, así como las partículas solares de menor energía, lo que reducirá drásticamente la cantidad de materiales necesarios para la protección contra la radiación y, por tanto, el coste de nuestro asentamiento. No obstante, para garantizar la seguridad de los astronautas durante eventos de alta radiación, como las tormentas solares, una sala específica reforzada con paredes de aluminio más gruesas proporcionará un refugio más adecuado. Además, gracias a sus notables propiedades térmicas, el regolito fundido también proporcionará una primera capa de aislamiento que reducirá la energía necesaria para mantener temperaturas constantes dentro del hábitat a pesar de los cientos de grados de variación de temperatura en el exterior.
Por último, debido a su estructura, compuesta por partículas muy finas y afiladas, el regolito es nocivo tanto para los seres humanos como para los equipos, pero también notoriamente difícil de limpiar, como demostraron las primeras misiones Apolo. Para lograr una exposición mínima al polvo lunar, emplearemos una combinación de sistemas: En primer lugar, se utilizarán trajes espaciales especiales, que se conectarán directamente a las esclusas, minimizando así el contacto de los astronautas con las superficies contaminadas. Además, la limpieza de los residuos se realizará mediante succión de aire, mientras que las partículas suspendidas en el aire serán capturadas por el sistema de filtrado de aire. Un diferencial de presión positiva entre la atmósfera del asentamiento y las esclusas también garantizará que entre la menor cantidad posible de polvo en nuestra base lunar. En segundo lugar, todas las muestras de regolito recogidas se colocarán en compartimentos sellados y se analizarán utilizando cajas de guantes, por lo que nunca entrarán en contacto con el aire limpio del asentamiento.
Con el equipo especial necesario debido a las altas temperaturas, los astronautas van a poder extraer el hielo del agua de los polos. Además, generaremos agua potable utilizando la ósmosis inversa para eliminar la mayoría de los contaminantes del agua empujándola a presión a través de una membrana semipermeable. Realizaremos este proceso dos veces por semana y recogeremos el agua restante en un depósito.
Nuestra idea para producir alimentos frescos in situ pasa por un invernadero lunar esencial, donde combinaremos la hidroponía con el cultivo de plantas en el regolito lunar, suministrando así a nuestros exploradores espaciales los nutrientes que tanto necesitan. Los astronautas aportarán dióxido de carbono mediante la respiración y extraerán agua para las plantas a partir de su orina utilizando el Sistema de Reciclaje de Agua. En cuanto a la hidroponía, hemos realizado un experimento análogo en nuestro laboratorio de Física, estudiando los efectos de la relación simbiótica entre las leguminosas y las bacterias Rhizobia fijadoras de nitrógeno en la nodulación de las plantas, variando variables como: color e intensidad de la luz, campo magnético y contenido de Rhizobia.
Como hemos decidido situar nuestra base cerca del borde del cráter Shackleton, en el Polo Sur, nos beneficiaremos de la luz solar permanente. Luego, vamos a almacenar la energía solar en pilas de combustible, que son más seguras y eficaces que las baterías comunes. Éstas también almacenarán energía extra para utilizarla durante los eclipses lunares, evitando además el problema de los eclipses lunares cuando la Tierra bloquea por completo la luz solar.
Antes de abandonar la Tierra, vamos a fabricar algunas "provisiones" con oxígeno suficiente para los primeros días en la Luna. A continuación, procesaremos el regolito rico en oxígeno: un método probado experimentalmente es la electrólisis de sales fundidas, que consiste en mezclar el suelo lunar a altas temperaturas con cloruro cálcico y, a continuación, haciendo pasar una corriente por la mezcla, el oxígeno se reúne alrededor del ánodo donde se recoge.
Nuestro Campamento Lunar va a estar equipado con un sistema especial de gestión de residuos que podrá eliminar todos los desechos generados por los astronautas. En primer lugar, todos los residuos se clasificarán en orgánicos y no orgánicos, y los orgánicos se reciclarán para convertirlos en abono que se utilizará en los jardines del campamento. Además, los residuos no orgánicos se descompondrán en pequeñas partículas y se depositarán en contenedores sellados para su almacenamiento. Para garantizar que los residuos no contaminen el entorno lunar, los contenedores se colocarán en una zona designada alejada del campamento y de sus actividades. A continuación, los contenedores serán recogidos por un vehículo robotizado y transportados a una incineradora situada en una zona donde las emisiones no causen ningún daño al medio ambiente. La incineradora también estará equipada con un filtro para garantizar que no se liberen sustancias peligrosas.
Para mantenerse en contacto con la Tierra y otras bases lunares, nuestro asentamiento contará con un avanzado sistema de comunicación por satélite. Este sistema posibilitará la comunicación bidireccional, permitiéndonos enviar y recibir mensajes. Además, utilizaremos una combinación de radio de onda corta, radio de alta frecuencia, comunicaciones por satélite y comunicaciones por láser.
Para las comunicaciones a larga distancia, el campamento va a utilizar una combinación de señales de radio y láser para enviar mensajes a través de la superficie lunar, mientras que para las de corta distancia, utilizaremos señales de radio y satélite para comunicarnos con otras bases lunares. La tripulación también utilizará sistemas de voz dentro de la base, vídeo y transmisión de datos, así como tecnología de encriptación de datos, para garantizar una comunicación segura.
Además, el sistema se construirá para funcionar en diversos entornos, como temperaturas extremas, baja visibilidad y largas distancias. Por último, el sistema utilizará diversas antenas para garantizar que las señales se envíen y reciban con la mayor precisión posible.
En un principio, el objetivo de nuestro Campamento Lunar será únicamente científico, dividiéndose los temas analizados de la siguiente manera: Geología, Baja Gravedad y Biología; Astronomía; Robótica y Tecnología. Para maximizar la eficacia, nuestra deslumbrante tripulación se dividirá en pequeños departamentos de expertos: Biólogos, Astrónomos, Ingenieros o Científicos Medioambientales.
En primer lugar, uno de los principales objetivos de nuestra base será una combinación entre geología y biología, estudiando así la posibilidad de cultivar plantas en el regolito lunar. No obstante, nuestro invernadero también incluye el experimento hidropónico, que se llevará un paso más allá al examinar cómo evolucionan las plantas en el entorno de baja gravedad de la Luna, en comparación con nuestros lotes de control terrestres, como se explica en la sección Alimentación.
Ni que decir tiene que construir un hábitat lunar implica directamente estudiar la faceta astronómica. Por eso, nuestro objetivo es explicar a fondo el origen y la evolución de la Luna y explotarla al máximo.
Al ser el primer asentamiento humano permanente en la Luna, uno de sus principales objetivos será allanar el camino para la colonización humana de otros planetas de nuestro sistema solar, proporcionando un banco de pruebas preciso para las nuevas tecnologías destinadas a la exploración y asentamiento de nuevos mundos. Por otra parte, el desarrollo de sistemas robóticos adaptados al entorno lunar es crucial, ya que para el transporte en la Luna es absolutamente necesario contar con vehículos de alto rendimiento.
En resumen, nuestro motivado equipo está llamado a realizar descubrimientos lunares pioneros en diversos campos, ya que sin duda pondremos en marcha un número cada vez mayor de programas de investigación sobre una amplia gama de temas científicos, algunos de los cuales no se han investigado antes. Por ejemplo, tenemos previsto profundizar en otras materias clave (Física, Bioquímica, Ecología o Zoología) o incluso en Inmunología (evaluar la transmisibilidad del COVID-19 en la Luna).
Para garantizar las capacidades de la tripulación, tendrá que haber muchas pruebas y programas de inmersión que van a preparar a los científicos para mantener la primera base de la historia en una luna. Así pues, la preparación será similar al entrenamiento en la ISS, centrándose en el control autónomo sin necesidad de comunicarse con la Tierra.
Habrá entrenamiento in situ con simulaciones de misiones que preparan a la tripulación para las dificultades que probablemente se encontrarán. Además, los participantes aprenderán a gestionar los recursos de la base lunar y a desarrollar y compartir el conocimiento de la situación en un entorno de misión complejo.
Además, se añadirán al programa cursos sobre el desarrollo de mejores habilidades de aprendizaje activo, protocolos de comunicación y cómo empaquetar llamadas de bucle de comunicaciones. Así pues, también sería necesario debatir las operaciones relacionadas con Gateway, incluido un elemento de teleoperación necesario y una misión de referencia para los lugares y travesías de aterrizaje en la superficie lunar.
Además, el equipo tendrá que familiarizarse con la unidad de movilidad extravehicular de exploración para astronautas. Además, se llevará a cabo una simulación en la que la arquitectura operativa integrará las operaciones científicas y de los rovers en una sala de control que permitirá a la tripulación controlar a distancia los rovers in situ.
Por lo tanto, nuestra tripulación tendrá que participar en un programa a medida de 3 semanas que consiste en acostumbrarles por completo a la forma en que se va a operar y construir Selene.
Para explorar eficazmente las vastas superficies de la Luna, el campamento lunar dispondrá de múltiples tipos de vehículos. Así, habrá dos tipos de rovers autónomos: uno diseñado para la extracción y el transporte de hielo de agua y otro para la exploración de nuevos terrenos. Para las misiones de larga distancia, los astronautas también harán uso de un vehículo tripulado. Éste deberá estar equipado con un módulo presurizado capaz de albergar hasta tres personas y ser completamente autosuficiente durante varios días seguidos.
El viaje de ida y vuelta a la Tierra se realizará en dos etapas: En primer lugar, los astronautas saldrán de la Tierra en un cohete que los llevará a la órbita lunar. A continuación, la cápsula se encontrará con el portal lunar de la NASA, donde la tripulación se embarcará en un módulo de aterrizaje para llegar a la superficie de la Luna.
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