Team: BENDIS

Categoría: 1er puesto - Estados miembros de la ESA | 1er puesto - Estados miembros de la AEE | Timisoara - Rumanía |  Escuela Nacional Superior "Constantin Diaconovici Loga

Descripción del proyecto

2.1.a. ¿Dónde situarías tu refugio en la superficie de la Luna? 
Cerca de los polos lunares

2.1.b. Explique su elección de la pregunta 2.1. 
Tras estudiar diversas informaciones sobre la Luna, el equipo Bendis decidió que el lugar más adecuado para ubicar nuestro campamento lunar debía ser el polo norte de la Luna. La elección del lugar se hizo teniendo en cuenta dos recursos principales, indispensables para el buen funcionamiento de la base y que están disponibles en grandes cantidades en esta posición. Además, las temperaturas en la Luna son bastante extremas, debido a la falta de atmósfera. En el polo norte, las temperaturas se sitúan en el intervalo (-50 grados C, 0 grados C), con una gestión más eficaz. El primer recurso es el HIELO. El hielo puede ser recogido y fundido, sometido a análisis, esperando los investigadores que pueda ser potable. De este modo, se puede asegurar un elemento vital para el mantenimiento de la vida en la Luna. Por otra parte, sometida a electrólisis, el agua puede separarse en oxígeno (para el soporte vital) e hidrógeno (utilizable como combustible). El segundo recurso valioso es la LUZ DEL SOL. En el polo norte, la luz solar es permanente, por lo que los paneles solares instalados pueden producir energía sin interrupción. Se han considerado otros aspectos. En esta región de la Luna, las misiones anteriores indicaron la presencia de tubos de lava, aparecidos en las primeras etapas de la vida lunar. Estos túneles pueden ser utilizados por los astronautas como un refugio temporal que garantiza la protección contra los meteoritos y una temperatura casi constante de -20 grados C, hasta que se construya la base lunar. Después, los túneles pueden seguir utilizándose como almacenes.

2.2.a. ¿Dónde construirías el refugio: en la superficie o bajo tierra? 
En la superficie

2.2.b. Explique su elección a la pregunta 2.2.
La base se situará en la superficie de la Luna para evitar excavaciones a gran escala. Además, al situarla en la superficie de la Luna, el tiempo de construcción del edificio se reducirá considerablemente. El mejor lugar podría ser, por ejemplo, un cráter suficientemente grande. De esta manera, la base queda protegida de alguna manera por las paredes del cráter. Hay que construir una entrada al cráter. Otra ventaja de situar el campamento en un cráter es que ofrece un escudo de protección mínimo contra las condiciones lunares. Además, ofrece variaciones de temperatura relativamente pequeñas, al estar situado a la sombra de las paredes del cráter. Este lugar, situado en el polo norte de la Luna, es un candidato perfecto, ya que ofrece un acceso permanente a la luz solar, que puede ser dirigida a través de un sistema de espejos a través del cráter.

3.1. Cuál será el tamaño de su campamento lunar?
El campamento se compone de cinco módulos, unidos por túneles que permiten a los astronautas ir de un módulo a otro. Nos hemos esforzado en diseñar la base para que sea lo más compacta posible y, al mismo tiempo, ofrezca comodidad. El reactor nuclear tiene 10 metros de diámetro y está situado fuera del propio campamento, para resguardar a los habitantes de la irradiación en la medida de lo posible. El invernadero es el mayor de los módulos, con 20 metros de diámetro. El dormitorio, uno de los módulos más pequeños, sólo tiene 13 metros de diámetro, pero es lo suficientemente espacioso para 4 astronautas. El módulo de almacenamiento también es un poco menos espacioso que los demás, ya que tiene 15 metros de diámetro, mientras que el centro de mando tiene 10 metros de diámetro. El túnel que asegura la entrada a la base y el que tiene la entrada al reactor tienen 8 metros de longitud, ya que incluyen una cámara de despresurización. Los demás túneles tienen 4,75 metros de longitud. La superficie real de la base, sin el generador (situado fuera de la base), es de unos 1056 metros cuadrados (similar a un cuadrado de 32,5 metros de lado). Un área separada, también, fuera de la base, está llena de paneles solares y cubre un cuadrado de 31 metros de lado, lo que significa unos 960 metros cuadrados. Se han estimado 496 paneles solares.

3.2.a. ¿Cuántas personas puede acoger su campamento lunar? 
3 - 4 astronautas

3.2.b. Explique su elección a la pregunta 3.2. 
Nuestras estimaciones sugieren que para tener más de 4 personas se necesitarían múltiples invernaderos, módulos habitables y mucha más electricidad, que no son más que extensiones de un campamento más sencillo que pueda mantener a cuatro personas. También hay que tener en cuenta el consumo de alimentos, agua y oxígeno por persona y la gestión de los residuos. Por lo tanto, sólo hemos realizado la primera etapa de nuestros esfuerzos de colonización en la Luna. Siempre se pueden construir nuevos módulos y conectarlos a los más antiguos, lo que da la posibilidad de una expansión ilimitada.

3.3.a ¿Qué recursos locales de la Luna utilizaría? 
Hielo
Regolito (suelo lunar)
Luz solar

3.3.b. Explique su elección a la pregunta 3.3.
Sugerimos utilizar todo tipo de recursos locales mientras se vive en el campamento lunar. El regolito se utilizará en la mayoría de los edificios como principal material de construcción. Puede ser extraído utilizando una Cuchilla Lunar y luego ser almacenado y utilizado como materia prima para la impresión 3D. Más adelante, el regolito puede utilizarse para obtener pequeñas cantidades de agua y se utilizará para parchear grietas y agujeros en las estructuras. También puede utilizarse para extraer metales y minerales. El hielo de agua es otro de los materiales que se va a extraer con la Cuchilla Lunar. Al estar la base situada en el Polo Norte de la Luna, es un recurso accesible. Los finos trozos de hielo obtenidos mediante esta técnica podrán fundirse en agua, para luego ser utilizados tal cual, o ser sometidos a electrólisis para obtener oxígeno (necesario para respirar) e hidrógeno (combustible muy potente). La luz solar será la principal fuente de energía de la base. Esta fuente de energía casi nunca se interrumpe (excepto si hay un eclipse). Se pueden utilizar sistemas de espejos combinados con paneles solares para captar más luz y aumentar la cantidad de energía producida.

3.4. Explica cómo piensas construir tu proyecto en la Luna. Debes incluir información sobre los materiales y las técnicas de construcción que piensas utilizar. Destaca las características únicas de tu diseño. 
Nuestro campamento lunar se construirá enteramente con suelo lunar. La excavación es difícil de ejecutar debido a la baja aceleración gravitacional en la Luna. Según los especialistas de la NASA, un dispositivo que puede utilizarse con éxito en la Luna es la cuchilla de excavación lunar. Con este dispositivo se puede realizar la terraformación de los edificios del campamento. También es útil para eliminar el polvo lunar de toda la zona del campamento, preparar el entorno para la colocación de los paneles solares, las zonas de aterrizaje y empujarlo por los límites de la base. El regolito excavado será utilizado por una impresora 3D plegable de grandes dimensiones para construir los módulos y los canales de conexión. Decidimos utilizar una construcción modular porque es fácil de ampliar y minimiza la pérdida de material y recursos en caso de influencias externas sobre el campamento. La estructura de cúpula geodésica que adoptamos para cada módulo es duradera, autosuficiente y sus caras triangulares pueden sustituirse fácilmente en caso de daños. Hemos prestado mucha atención al soporte vital de nuestro campamento. Alrededor del invernadero, hemos diseñado el sistema de purificación de agua. Alrededor de la base tenemos colectores de vapor. El agua, el oxígeno y la electricidad se transportan a través de una red de cables y tubos alrededor de los módulos. Una parte del agua se combina con nutrientes y se utiliza para el crecimiento de las plantas, dentro del invernadero.

3.5. Describe y explica el diseño de la entrada a tu campamento lunar.
La entrada al campamento lunar consistirá en un canal hexagonal con dos cámaras. El oxígeno de la primera cámara será aspirado hacia el resto de la base para evitar cualquier pérdida y maximizar la cantidad de agua que podamos producir. A continuación, el astronauta abrirá la puerta de tipo submarino para entrar en la primera cámara. Una vez que hayan entrado en la cámara, cerrarán la puerta y comenzará el proceso de estabilización de la presión. Con la estabilización de la presión, la segunda puerta de la segunda cámara se abrirá, permitiendo al astronauta acceder al Moon camp. El mismo sistema, con una cámara de despresurización, se utiliza para la entrada en la Batería Nuclear.

3.6. Explica cómo el campamento lunar proporciona protección a los astronautas.
Todos los módulos de nuestro diseño tienen forma de cúpula geodésica. Los elementos triangulares de la cúpula son estructuralmente rígidos y distribuyen la tensión por toda la estructura, lo que hace que las cúpulas puedan soportar cargas e impactos muy fuertes. Las cúpulas geodésicas de los módulos tendrán un grosor medio de un metro, para que los asteroides de pequeño tamaño no puedan atravesarlas fácilmente. Todos los módulos, excepto el invernadero, estarán cubiertos de suelo lunar para protegerlos de las variaciones de temperatura, las radiaciones solares y los impactos mecánicos. El grosor y la cobertura del suelo deberían conformar una estructura fuerte que difícilmente pueda derrumbarse o dañarse en su conjunto. Los canales de conexión de forma hexagonal tendrán puertas en ambos extremos, de modo que si uno se daña, ambas puertas se cierran y se reduce la pérdida de oxígeno. Como se mencionó en una sección anterior, toda la zona del campamento lunar debe limpiarse del polvo lunar, porque los más pequeños movimientos ponen el polvo en movimiento. Esto es un verdadero peligro, si los finos granos de polvo lunar se depositan en los paneles solares (reduciendo la superficie receptora de los paneles) o entran en la base (causando, entre otros, problemas respiratorios a los astronautas).

3.7. Describa la ubicación y la disposición de las zonas de descanso y de trabajo.
El módulo habitable está dividido en dos mitades. La primera tiene 4 habitaciones que contienen espacios de almacenamiento, escritorios y espacios para los sacos de dormir. Cada una de ellas tiene unos 10 metros cuadrados, según los estudios que indican que es espacio suficiente para una persona. En la segunda mitad se ha colocado el cuarto de baño, más espacios de almacenamiento, un dispensador de agua, un horno eléctrico, una máquina de ejercicios físicos, un botiquín de primeros auxilios, un sistema de soporte vital de reserva y una zona de comedor con una mesa y sillas que también puede utilizarse como almacén. Los astronautas van a realizar la mayor parte de sus actividades en el invernadero, en el banco de trabajo del centro de mando para reparar piezas dañadas, mientras utilizan la máquina de ejercicios físicos y mientras realizan investigaciones o diversas tareas de mantenimiento.

4.1. Describa cuál será la fuente de energía para el refugio. 
Los paneles solares serán la principal fuente de energía (con una eficiencia de 22%, generando unos 270 kW/h de electricidad). Pero hay momentos en los que la luz solar no llega a los receptores (eclipses) y también, podemos necesitar algo de energía extra. Ahí es donde entra en acción la fuente de energía de reserva, la batería nuclear. La batería es una fuente de energía viable, pero produce radiación, por lo que es mejor utilizarla sólo cuando sea necesario. Parte del hielo derretido puede someterse a electrólisis y podemos obtener otra fuente de energía, el hidrógeno, utilizado como combustible para las máquinas. Estimamos que el uso de energía va a ser de unos 220 kW/h, y , debido a la ubicación en una zona de luz solar constante, requerimos una cantidad menor de baterías (aproximadamente 30 metros cúbicos de baterías de iones de litio, que deberían durar al menos 3 días), utilizadas sólo en una situación de emergencia.

4.2. Describe de dónde vendrá el agua. 
El agua es un elemento indispensable, no sólo en la Luna, sino también en la Tierra, siendo un elemento vital para la vida biológica. Nuestra base no está situada por casualidad en uno de los polos de la Luna, ya que exploraciones anteriores han demostrado la existencia de grandes cantidades de agua congelada en el suelo. El hielo se excavará, se fundirá, se sedimentará, se filtrará y se tratará químicamente en un dispositivo especial situado en el exterior del campamento, de modo que pueda ser utilizado por los astronautas no sólo para beber, sino también para la higiene diaria (lavado, ducha, aseo). Se pueden obtener pequeñas cantidades de agua a partir del sudor y la orina de los humanos. El agua utilizada puede reciclarse, filtrarse y reutilizarse, tanto para uso humano como vegetal.

4.3. Describa cuál será la fuente de alimentación. 
Una de las fuentes de alimentación va a ser la comida traída de la Tierra, para las primeras etapas del asentamiento del campamento lunar. Consistirá en alimentos enlatados y deshidratados. Otra fuente de alimentos será el invernadero construido en el campamento lunar, tan pronto como empiece a producir bienes. El invernadero está diseñado para cultivar todo tipo de plantas, en sus condiciones adecuadas. Un módulo del campamento está dedicado al invernadero. Está construido en tres niveles, interconectados con tubos de agua. Los tubos son el soporte para el cultivo de plantas que sólo requieren agua con nutrientes (lechuga, hierbas aromáticas). En las plataformas de los niveles se cultivarán plantas que también necesitan tierra (tomates, patatas, remolacha). El nivel intermedio incluirá también un depósito para cultivar espirulina (como valiosa fuente de nutrientes).

5.1. ¿Qué te gustaría estudiar en la Luna? 
Como era de esperar, tenemos mucha curiosidad por los secretos de la Luna. Así que hemos planeado una serie de sugerencias de experimentos que deberá ejecutar el equipo de astronautas que se quedará en el campamento lunar. En el período inicial, hasta que se construya la base, se pueden realizar experimentos con el agua, para identificar sus propiedades y comprobar si es potable. Se pueden realizar análisis del regolito recogido en diferentes zonas, para comprobar sus propiedades como material de construcción. Más adelante, se pueden realizar exploraciones para identificar las zonas de extracción de metales u otros minerales valiosos para apoyar las construcciones en la Luna. Una vez construida la base, se prestará especial atención al crecimiento de las plantas, para estudiar su comportamiento y desarrollo en las condiciones del espacio exterior, desde la semilla hasta la etapa de madurez y cosecha. Nos interesa saber cómo crecen las plantas en la luz artificial, alimentadas con nutrientes y agua reciclada sin o con una pequeña cantidad de tierra. El diseño del invernadero utiliza plataformas para cultivar plantas en una pequeña cantidad de tierra producida por el compostaje de residuos humanos. Además, se coloca un tanque especial para cultivar espirulina. Se utilizan macetas especiales suspendidas, conectadas a los tubos de agua, para cultivar las plantas directamente en agua nutritiva. Otros aspectos a tener en cuenta están relacionados con la gestión de los residuos y su conversión en nutrientes o materiales para ser reutilizados. Otro aspecto importante es el relativo a la energía producida para mantener la vida en el campamento. Los sistemas de paneles solares deben ser controlados cuidadosamente. Hay que estudiar las cantidades de energía producida con el fin de almacenar adecuadamente esta energía para su uso posterior. Hay que identificar y estudiar fuentes de energía alternativas. Hay que orientar la observación a través de la caída de meteoritos y sobre las condiciones ambientales en la luna, incluyendo la radiación. Esto ayudará a mejorar el diseño del campamento e identificará los materiales más adecuados a utilizar, para proteger al máximo la integridad de los astronautas, las instalaciones y los equipos. Por supuesto, hay que realizar estudios sobre los humanos que habiten el campamento lunar. Hay que analizar el comportamiento de los astronautas en caso de que pasen períodos más largos en la Luna. Hay que cuidar tanto los aspectos físicos como los mentales. Se puede establecer una red de rovers, para cubrir grandes áreas en las cercanías del campamento, para estudiar el entorno.

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