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Galerie Moon Camp Pioneers 2020-2021

En Moon Camp Pioneers, la mission de chaque équipe est de concevoir en 3D un camp lunaire complet à l'aide de Fusion 360. Ils doivent également expliquer comment ils utiliseront les ressources locales, protégeront les astronautes des dangers de l'espace et décriront les installations de vie et de travail.

L'équipe : Lichtenbergonauten

Georg-Christoph-Lichtenberg-Schule  Kassel    Allemagne 18

Visionneuse externe pour projet 3d

Description du projet

LunEx est l'une des premières colonies lunaires de l'humanité. Ce sera un avant-poste de l'humanité, qui établira de nouvelles normes pour la science et l'exploration. La base accueillera un équipage de 6 astronautes, qui mèneront des expériences scientifiques dans l'environnement unique de la lune. Ces expériences ouvriront la voie à toutes les futures explorations spatiales, c'est pourquoi la construction d'une base lunaire comme LunEx est cruciale pour les dépenses de l'humanité au-delà de la terre.
LunEx est conceptualisé pour être à la fois innovant et réaliste. Cela signifie que nous sommes convaincus qu'il est techniquement possible de construire une base similaire au LunEx dans un avenir très proche, le tout avec des technologies et des prototypes disponibles aujourd'hui. Afin de répondre au critère de réalisme de la construction, la conception globale est compacte mais pratique. Étant l'une des premières bases lunaires, le but de LunEx n'est pas d'être une ville lunaire futuriste, mais plutôt un avant-poste fonctionnel pour la science. C'est également la raison pour laquelle nous n'envisageons pas une exploitation permanente de la base, mais des missions ne dépassant pas six mois. Les astronautes seront principalement des scientifiques et des ingénieurs, qui effectueront des rotations entre les missions, à l'instar de la station spatiale internationale. La valeur de cette recherche est sans aucun doute d'une énorme importance.
La base est constituée de modules faciles à construire et reliés par de courts tunnels. Toutes les ressources de base dont l'équipage a besoin sont abondantes sur la lune et LunEx fournit toutes les technologies pour les utiliser efficacement.

Où voulez-vous construire votre camp lunaire ?

LunEx Basecamp sera construit dans la vallée du cratère Peary, au pôle nord lunaire. Le cratère Peary présente de nombreuses caractéristiques géographiques avantageuses, ce qui en fait un excellent choix pour une future base lunaire. L'un des principaux avantages est l'existence de zones d'ombre et de lumière quasi permanentes dans le cratère, en raison de sa situation extrême au pôle et des montagnes accidentées sur le bord qui protègent en permanence certaines zones de la lumière du soleil. Cette dualité unique de propriétés est hautement souhaitable car une base lunaire comportera des segments qui ne fonctionneront que dans la lumière du soleil ou dans l'ombre à leur apogée (par exemple, un système photovoltaïque a besoin d'une exposition constante à la lumière), tandis que les zones d'ombre limitent la quantité de rayonnement nocif du soleil auquel les astronautes seront exposés. En outre, on suppose que de la glace d'eau existe dans ces zones d'ombre permanente, ce qui est essentiel pour la survie des astronautes.
De plus, le cratère est grand, avec un diamètre de près de 80 km, et il est relativement plat - deux facteurs nécessaires pour réussir à construire une base fonctionnelle.

Comment prévois-tu de construire ton camp lunaire ? Décrivez les techniques et les matériaux que vous utiliserez.

Le principal matériau utilisé pour la construction du LunEx sera un alliage d'aluminium et de cuivre, car il est léger, relativement solide et facile à travailler. En raison de ces excellentes propriétés, il est déjà beaucoup utilisé dans l'industrie spatiale. Pour tous les objets qui n'ont pas besoin d'être aussi solides, comme les meubles, nous utiliserons des plastiques ABS. Nous avons délibérément rejeté l'idée d'utiliser le régolithe comme matériau de construction, car la fabrication serait compliquée et la consommation d'énergie trop élevée.
Un avantage de la construction sur la lune est qu'en raison de la faible gravité, les structures peuvent être moins solides que sur terre, ce qui facilite la construction et le transport.
LunEx est conçu pour se composer de trois dômes principaux reliés par de courts tunnels. La forme d'un dôme est la meilleure compte tenu de la grande différence de pression avec l'extérieur. Si les astronautes veulent s'aventurer hors de la base, ils le feront en grimpant dans des combinaisons spatiales fixées à l'intérieur d'un des trois sas. Ces sas sont là au cas où, car une fuite pourrait être mortelle.

L'assemblage se fera par étapes. Toutes les pièces principales seront préconstruites sur Terre et envoyées à l'avance sur le site d'atterrissage. La tâche du premier équipage sera d'assembler ces pièces. L'avantage principal est que l'assemblage est relativement facile et que la maintenance coûteuse peut être réduite, les pièces pouvant être produites avec une très haute qualité sur terre.

L'environnement sur la Lune est très dangereux pour les astronautes. Expliquez comment votre camp lunaire les protégera.

La lune est un endroit dangereux pour tout organisme vivant. Une présence humaine s'accompagne inévitablement de risques pour le bien-être des astronautes, mais la conception du LunEx les réduit considérablement. Il y a deux grands dangers qui sont présents en permanence, les radiations et la poussière. La forme la plus dangereuse de rayonnement provient du soleil et peut causer des dommages substantiels à la santé d'un astronaute sous la forme d'un cancer ou, en quantités extrêmes, comme lors d'une éruption solaire, d'une maladie mortelle due au rayonnement. Nous évitons ce problème en construisant le LunEx dans les zones d'ombre éternelle du cratère Peary, bloquant ainsi toutes les particules radioactives. Cependant, il y a aussi le rayonnement de fond cosmique qui est moins nocif mais constant. Pendant un séjour de six mois, l'effet ne devrait pas être trop mauvais pour les astronautes, mais pour être sûrs, nous avons blindé LunEx avec une épaisse couche d'eau liquide entre la coque intérieure et extérieure. L'eau possède d'excellentes propriétés isolantes qui réduiront considérablement la dose de rayonnement reçue par les astronautes.
L'autre danger constant est la poussière électrostatique. En raison de sa charge, elle se colle à presque tous les objets et peut détruire les appareils électriques. Pour éviter cela, nous avons conçu notre base de manière à ce qu'aucune poussière ne pénètre à l'intérieur. Pour ce faire, les combinaisons spatiales sont montées sur le mur extérieur, ce qui signifie que les astronautes doivent les enfiler de l'intérieur. Ainsi, la séparation est nette et les appareils techniques de la base ne sont pas contaminés.
Deux autres dangers qui se produisent de manière irrégulière et sont difficiles à prévoir sont les météores et les incendies. Les gros météores peuvent être détectés à l'avance. Si un impact est susceptible de se produire, il n'y a pas d'autre option que d'évacuer la base en volant vers l'orbite ou la terre avec l'atterrisseur lunaire toujours alimenté en carburant. Les petits météores ont peu de chances d'être détectés, c'est pourquoi notre coque est conçue pour résister à d'éventuels impacts. La coque à deux couches est, spécifiquement construite pour arrêter cette menace. La coque extérieure absorbera une grande partie de l'énergie cinétique du météore, mais elle se brisera. Ce faisant, le météore lui-même se brisera en de nombreuses petites pièces qui pourront ensuite être ralenties par l'eau située entre les couches. Si elle est touchée, la base détectera l'impact par la diminution de la pression de l'eau et videra toute l'eau dans un réservoir pour ne pas la perdre. Une fois la fuite réparée, elle peut à nouveau être mise sous pression.
Enfin, le feu est également un danger mortel dans l'espace. Des extincteurs sont à portée de main dans toute la station, mais il existe un autre dispositif de sécurité ingénieux. Les détecteurs de fumée peuvent détecter dans quelle pièce se trouve le feu et déclencher un arroseur à eau dans le plafond, ce qui augmente l'utilité de la conception de la coque.

Expliquez comment votre camp lunaire fournira aux astronautes :
Eau
Alimentation
Électricité
Air

L'eau sera extraite à l'aide de la nouvelle technologie Aqua Factorem, inventée par Philip Metzger. L'idée derrière ce concept est que de petits grains de matériaux mélangés seront ramassés et ensuite séparés. Les grains de glace seront ensuite nettoyés et fondus pour obtenir de l'eau liquide. Ces grains de glace sont répartis sur toute la surface de la lune, mais nous utiliserons la machine à côté des gros dépôts de glace d'eau que l'on suppose être présents dans le cratère Peary. De cette façon, l'efficacité peut être augmentée de façon drastique, mais même si atteindre la couche de glace ne fonctionne pas, une source d'eau de base est toujours présente. La base est reliée à la machine Aqua Factorem par des tuyaux et une fois que l'eau atteint la base, elle est stockée dans un réservoir et dans la coque. Pour s'assurer qu'elle ne gèle pas et n'endommage pas la structure de la base, elle est constamment chauffée. Le recyclage de l'eau et de l'oxygène sera similaire à ce qui se fait aujourd'hui sur l'ISS.

Pour être aussi autosuffisant que possible, LunEx cultivera sa propre nourriture en utilisant l'aéroponie à haute pression (HPA). Cette méthode consiste à créer de petites gouttelettes de brouillard à haute pression, qui sont utilisées pour faire pousser les plantes. Cette conception innovante présente l'avantage de permettre aux plantes de pousser très rapidement et de bénéficier d'une oxygénation supérieure. Il en résulte une meilleure composition nutritionnelle. De plus, de nombreuses plantes sont compatibles, ce qui augmente la diversité du régime alimentaire de l'astronaute. En outre, il est facile d'étendre la capacité de la ferme. Cette flexibilité globale est cruciale pour le succès d'une mission lunaire. Malgré les innombrables avantages d'une alimentation autosuffisante, les plantes ne sont pas en mesure de répondre à tous les besoins nutritionnels de l'équipage. C'est pourquoi certains aliments doivent être apportés de la Terre pour garantir une composition saine en minéraux et en vitamines.

L'électricité provient de panneaux solaires photovoltaïques ordinaires. Ceux-ci seront placés dans les zones d'ensoleillement permanent du cratère Peary et reliés par un câble à la base située dans l'ombre permanente. La source permanente de lumière devrait rendre les grandes batteries obsolètes, mais la question de savoir si ces zones sont également exposées au soleil pendant la nuit lunaire est encore débattue. Nous commencerons donc la première mission pendant l'été lunaire et abandonnerons la base après six mois. S'il est vrai que l'exposition au soleil est constante, la base pourrait être active en permanence. Pour la sauvegarde, il y aura un petit accumulateur.
Une autre ressource est le carburant pour fusée. En fabriquant le carburant sur la lune, nous pouvons utiliser la capacité de charge supplémentaire de la fusée pour plus de matériel. Nous utiliserons une fusée à propulsion à hydrogène. L'hydrogène peut être facilement obtenu par l'électrolyse de l'eau. Combiné à l'oxygène, nous avons tous les ingrédients pour propulser le moteur de la fusée.

L'oxygène ne sera pas amené de la Terre, mais extrait du régolithe régulier de la Lune grâce à l'utilisation des ressources in situ, une idée proposée par Sebastian Rohde, stagiaire de l'ESA. Elle fonctionne en utilisant une forme spéciale d'électrolyse avec des liquides ioniques qui restent liquides dans l'espace. Les avantages de cette technologie moderne sont qu'elle est réutilisable et qu'elle fonctionne également à basse température. Le fait que le régolithe soit abondant sur la Lune permet de garantir un approvisionnement régulier en oxygène. Une fois traité, l'oxygène sera mélangé au dioxyde de carbone dans la base pour ne pas risquer une explosion. Lorsque la concentration de CO2 devient trop élevée, il suffit de l'évacuer hors de la base.

Expliquez quel serait l'objectif principal de votre camp lunaire (par exemple : objectifs commerciaux, scientifiques et/ou touristiques).

La base LunEx sera l'une des premières à être construite sur la lune. Pour cette raison, son objectif premier est de servir de modèle pour les futures formes de présence humaine dans l'espace, et aussi de mener diverses expériences scientifiques. La microgravité et la lune elle-même sont d'excellents objets d'expérimentation, qui permettent d'acquérir de nouvelles connaissances et technologies précieuses à utiliser dans l'espace et sur terre.
La réalisation d'une entreprise de cette envergure sert également un autre objectif. Nous pensons qu'il est nécessaire pour l'humanité d'étendre sa présence au-delà des frontières de la terre. En fait, c'est essentiel pour assurer notre survie en tant qu'espèce si la vie sur terre devient impossible à cause du changement climatique, de la guerre, de la technologie, etc. La base LunEx sera toujours dépendante d'une source constante de soutien depuis la Terre, mais son but n'est pas d'être la fin, mais plutôt un tremplin vers la construction d'une civilisation humaine dans l'espace.

Décrivez une journée sur la Lune pour votre équipe d'astronautes du Moon Camp.

Une journée typique pour les astronautes commence le matin, les six membres de l'équipage se réveillant en même temps. Les quarts de travail sont volontairement évités, car la présence d'un plus grand nombre de personnes améliore considérablement le bien-être psychologique des astronautes. Ce n'est que si une expérience nécessite une surveillance constante que des quarts seront planifiés en fonction des besoins. Tout d'abord, tous les astronautes prendront leur petit-déjeuner ensemble. La nourriture sera en partie préparée par les astronautes eux-mêmes à partir de la ferme aéroponique de la base, et en partie apportée de la Terre pour assurer un approvisionnement sain en nutriments vitaux qui ne peuvent être récoltés à la ferme. Pendant le petit-déjeuner, le centre de contrôle de la mission sur Terre informera l'équipage du programme de la journée. Au cours d'une journée typique, il y aura probablement quelques expériences à réaliser et un travail d'entretien de la base. Dans cet exemple, les astronautes vont essayer de trouver des moyens de rendre le régolithe fertile. Une expérience de cette envergure ne peut être réalisée que sur la Lune et fournit des informations précieuses pour les futures colonies sur la Lune ou sur Mars. Par ailleurs, deux ingénieurs s'aventureront à l'extérieur de la base pour vérifier et éventuellement réparer un panneau solaire qui ne produit pas d'électricité. Ils enfileront leur combinaison spatiale attachée à la base et marcheront le long du câble qui mène de l'ombre où se trouve LunEx aux zones toujours ensoleillées du cratère Peary, où se trouvent les panneaux. Tout au long de la journée, les membres de l'équipage se relaieront pour faire de l'exercice dans la salle de sport, afin de prévenir les effets négatifs de la microgravité sur le corps. Lorsque le travail de la journée est terminé, l'équipage se retrouve pour dîner ensemble. Après cela, il reste un peu de temps libre pour appeler sa famille et ses amis sur Terre, jouer à des jeux avec les autres astronautes ou simplement observer le paysage lunaire à travers l'un des épais hublots en plexiglas. À la fin de la journée, tous les astronautes se réunissent dans la salle de repos pour prendre un repos bien mérité après une journée épuisante mais significative sur la lune.



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