Le défi du Mooncamp
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Pioneers galerie 2022 - Moon Camp Challenge
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Galerie Moon Camp Pioneers 2021-2022

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.

Team: Conatur Lunar

École secondaire Oldham Hulme Grammar  Oldham    Royaume-Uni 17, 16   4 / 2   Deuxième place - États membres de l'ESA
Visionneuse externe pour projet 3d
Description du projet

Sous mission Conatur Lunar, notre base Sanctuarium a l'intention d'être une installation de recherche innovante, cherchant à découvrir et à mieux comprendre l'histoire géologique de la surface lunaire. 

  • La phase primaire sera axée sur l'autosuffisance : l'accent sera mis sur la construction et la collecte des ressources nécessaires.
  • Par la suite, les opérations secondaires de notre projet s'orienteront vers la recherche et l'expérimentation.

Les recherches menées dans notre laboratoire, qui impliquent une analyse approfondie de la formation et de la composition de la poussière lunaire, serviront à constituer un dossier plus précis sur le passé de la lune et de notre propre planète. Enfin, les données que nous collectons seront utilisées pour informer les avancées modernes en matière de technologie de colonisation et d'exploration lunaire.

SanctuariumLe modèle 3D de la station illustre l'intention de notre conception de fournir une protection, tout en permettant d'entreprendre des tâches. Le plan souterrain est composé de zones d'habitation, techniques, agricoles et de stockage, qui fournissent à notre équipage de quatre personnes les outils nécessaires pour vivre et travailler confortablement au cours de leur mission. 

Alors que Conatur LunarLes objectifs préliminaires de la Commission sont basés sur des examens - les résultats obtenus pourraient éventuellement nous permettre de passer à une troisième phase plus complexe.

  • Si les données le permettent, le succès de notre base dans ses premières phases et l'expérience de première main des astronautes peuvent être considérés comme offrant la possibilité d'avancer vers la colonisation lunaire. Nous espérons qu'avec la capacité d'expansion, ainsi que des percées telles que la production de carburant, les applications de nos projets pourront passer d'un esprit singulier à un esprit multifonctionnel à l'avenir.
2.1 Où voulez-vous construire votre camp lunaire ?

Nous prévoyons de situer notre base sur le bord du cratère De Gerlache. Situé le long du limbe sud de la lune (coordonnées lunaires 88,5°S, 87,1°W), il offre une orientation vers la Terre, ce qui est idéal pour minimiser les distances de déplacement et les canaux de communication.

Des preuves étayées par 24 000 images de caméras à grande surface et 31 500 images de caméras à surface étroite indiquent que notre site est situé à proximité d'un point d'illumination éternelle. Avec des valeurs minimales et maximales quotidiennes de 64% et 98%, De Gerlache peut être considéré comme favorable en raison de sa capacité à permettre la récolte de l'énergie solaire. 

Le bord du cratère lui-même offre un terrain idéal, servant de zone plate qui sera utilisée pour placer des plateformes d'atterrissage, des panneaux solaires et des équipements de recherche. En outre, la présence de dépôts de glace lunaire permettra de récolter de l'eau de manière autonome.

2.2 Comment prévois-tu de construire ton camp lunaire ? Décrivez les techniques, les matériaux et vos choix de conception.

La première étape de la construction de notre base sera sans personnel. Nous autoriserons l'utilisation de la robotique et d'un tunnelier de 17,6 m de diamètre pour percer le flanc du cratère. En plaçant les coordonnées d'atterrissage près d'un tube de lave connu, nous permettons une expansion future si nécessaire. Le site souterrain illustre une défense naturelle contre les radiations et les impacts de débris, en plus de tirer parti de l'environnement naturel (réduction de la main-d'œuvre en adaptant l'espace de la cavité naturelle).

En accédant au cratère, la foreuse sera utilisée pour allonger l'espace disponible, et la robotique suivra derrière en libérant des gonflables pour empêcher la structure de s'effondrer. Les conditions atmosphériques seront fabriquées par le transport de gaz tels que H₂, N₂ et O₂, tandis que la robotique récoltera le sol lunaire comme matériau imprimable en 3D pour construire les fondations et les murs extérieurs. Ils assembleront également les patins d'atterrissage externes nécessaires pour permettre la prochaine phase de transition.

L'étape suivante consistera à envoyer notre équipage habité aux côtés de l'équipement et des matériaux plus spécifiques qui ont besoin d'être installés - cela comprendra l'installation d'équipements spécialisés tels que des O₂ récupérateurs, l'assemblage de nos rovers et le renforcement de toute structure susceptible d'être endommagée pendant le transport. Suite à l'intervention humaine, la base devrait être pleinement fonctionnelle et l'équipage s'y installera, la robotique servant désormais d'appareils d'assistance et de réparation.

2.3 L'environnement sur la Lune est très dangereux pour les astronautes. Expliquez comment votre camp lunaire les protégera. (150 mots maximum)

Différents dangers présentent un risque élevé, chacun d'entre eux devant être abordé individuellement pour préserver la vie :

Les radiations sont de 60 microsieverts (environ 200 fois les niveaux terrestres). L'équipage portera des dosimètres pour surveiller son degré d'exposition. Les zones fortement occupées, c'est-à-dire les dortoirs et les quartiers d'habitation, seront dotées d'un blindage renforcé.

Le gradient de température projeté de notre base peut être chauffé pour répondre aux exigences d'une habitation humaine en utilisant l'énergie solaire et les systèmes d'échange. Des générateurs thermoélectriques à radio-isotopes (RTG) seront utilisés comme système de secours.

La mise en œuvre de détecteurs de fuites à joint hermétique, modifiant les technologies comme le MFS-TOPS-42, alertera et permettra à l'équipage de quitter la base via un sas en cas d'erreur dans le maintien des conditions atmosphériques.

Des barrières physiques légères, par exemple des boucliers de Whipple rembourrés, renforceront les structures de surface jugées vulnérables en augmentant leur protection contre les impacts hypervéloces. 

La conception de la base offre une défense naturelle supplémentaire, en utilisant l'espace des cratères situés sous terre.

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

La majorité de l'eau de remplacement de l'astronaute sera obtenue à partir de dépôts de glace lunaire. La base utilisera la pile à combustible de la navette (SFC), le système de génération d'oxygène (OGS), l'assemblage d'élimination du dioxyde de carbone et la réaction de Sabatier (SR) afin de reconstituer et de recycler une réserve d'eau constante :

SFC : 2H₂ + O₂ →2H₂O + électricité
OGS : 2H₂O + électricité →2H₂ + O₂
SR : 4H₂ + CO₂ → 2H₂O + CH₄

Le filtrage des eaux usées telles que l'urine et l'eau de douche, ainsi que l'élimination contrôlée de l'humidité de l'air de la cabine permettront de s'assurer qu'aucune sortie possible n'est gaspillée. Les sources secondaires obtenues par le sol lunaire sont applicables mais pas idéales car elles produisent des rendements relativement faibles.

Comme il est utilisé dans une large gamme d'applications, c'est-à-dire de l'électrolyse à l'hygiène, nous devons gérer l'assistance après une panne du système. En cas de redondance, notre base est équipée de réservoirs d'urgence de H2O qui peuvent être utilisés pendant que le problème est résolu (voir l'air).

Si l'on vise la longévité, la culture de produits frais sera exemplaire, car nous avons plus de chances de satisfaire les besoins en vitamines et minéraux de l'organisme pendant de longues périodes, au lieu de prendre des multivitamines.

Les faibles concentrations d'azote dans le sol lunaire (5 ppm) signifient que nous en enverrons d'abord une certaine quantité de la Terre avec des graines et des engrais. Par conséquent, les déchets organiques seront recyclés.

Pour commencer, la ferme aquaponique souterraine assurera un rendement pour la continuité de la mission. Cependant, la demande en énergie est élevée car l'intensité lumineuse est proportionnelle à la croissance des plantes.

Nous chercherons à développer des habitats végétaux avancés dans une phase secondaire de production. Ils utilisent une gamme de LED, ainsi qu'un substrat d'argile contrôlant la libération d'engrais, d'eau et de minéraux, et des capteurs pour surveiller la croissance des plantes. La réduction du besoin d'interaction physique quotidienne avec les plantes et l'intensité énergétique plus élevée se traduisent par une meilleure adéquation à une installation à plus long terme.

La principale source d'électricité pour notre équipage proviendra de panneaux solaires avec une forte concentration de cellules photovoltaïques par cm². Combiné aux taux de luminosité quotidiens du lieu, nous maximiserons l'efficacité de l'absorption du rayonnement solaire, utilisé par conséquent pour la production d'électricité.

En outre, des piles à hydrogène seront utilisées pour stocker l'énergie excédentaire par rapport à la demande de la station, ce qui signifie que pendant les périodes de faible éclairage, la consommation reste flexible. Dans la mesure du possible, la déviation de l'alimentation électrique du laboratoire sera également orientée vers les systèmes de vie.

Comme nous l'avons mentionné dans nos propositions de gestion des risques, l'équipage aura accès au RTG en cas de besoin : mais en raison des risques associés à la contamination radioactive, il s'agit plutôt d'une sortie d'urgence. Par conséquent, nous la mettrons en œuvre comme une source extérieure, située sur le bord du cratère dans un conteneur souterrain renforcé.

Les gaz apportés avec la robotique garantiront qu'un environnement atmosphérique est initialement mis en place pour l'arrivée de l'astronaute. La méthode Sabatier ne produit pas seulement de l'eau, mais, suivie d'une électrolyse, elle sera notre principale méthode pour obtenir de l'oxygène. L'extraction du régolithe est également possible et sera utilisée en conjonction avec des instances qui bénéficieront des produits d'alliage métallique formés aux anodes.

S'il est vrai qu'un apport d'oxygène et une expulsion de dioxyde de carbone se produiront par la croissance des plantes sur la base, les conditions seront surveillées et contrôlées à un degré tel que l'affectation sur la base sera considérée comme négligeable.

Les conditions baroscopiques, notamment la composition des gaz, la pression et les niveaux d'humidité, seront toutes surveillées pendant toute la durée de la mission, et des réservoirs d'air doivent être utilisés comme redondance en cas de défaillance des systèmes de réapprovisionnement en air.

2.5 Expliquez quel serait l'objectif principal de votre camp lunaire.

Conatur Lunarpeuvent être classés en schémas à court terme (ST), à moyen terme (MT) et à long terme (LT) :

ORIENTATION VERS L'INVESTIGATION :

→ combiner les disciplines STEM des membres de l'équipage et les connaissances actuelles avec les preuves expérimentales sur place afin de mieux comprendre l'histoire géologique lunaire et, par association, celle de la Terre. (ST)

→ utiliser l'expérience personnelle et la mission elle-même pour améliorer les techniques, dépanner la perspective du voyage spatial. (MT)

L'ORIENTATION VERS L'AVANCEMENT :

→ tendre vers la possibilité d'une colonisation lunaire, en poussant les technologies existantes réussies à devenir applicables à des nombres et des démographies de vie plus importants. (LT)Si Sanctuarium a prouvé son efficacité dans l'établissement d'un environnement de travail de haute technologie capable de soutenir la vie humaine, notre objectif global sera d'apprendre et de passer de notre recherche pionnière à une viabilité améliorée et, dans un scénario idéal, de contribuer à la création d'une vie lunaire commerciale et domestique.

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

Au fil du temps, en habitant SanctuariumPour les astronautes, la routine quotidienne consistera en des activités de maintenance et de recherche équilibrées par des loisirs tout aussi importants, afin de maintenir un équilibre sain entre vie professionnelle et vie privée. Bien qu'il n'y ait pas d'horaires de nuit décalés, un roulement déterminera un astronaute "de garde" pour chaque nuit en cas d'urgence. 

Les astronautes commenceraient leur quart de travail par des tâches d'hygiène. L'utilisation d'un shampooing sans rinçage réduirait massivement la consommation d'eau et atténuerait les difficultés liées à la microgravité. 

Le petit-déjeuner de la première heure de travail serait composé d'aliments riches en nutriments, comme des œufs brouillés, afin d'augmenter l'apport calorique quotidien à environ 2 800 calories. Nous proposons de les emporter dans des emballages biodégradables, afin d'accroître la durabilité à bord. Ce programme serait suivi de tests de suivi biomédical pour vérifier comment leur corps s'adapte à l'environnement en vue de futures expéditions. 

Les tâches quotidiennes de l'installation comprendront la communication des données de recherche. En plus de cette fonction de recherche essentielle, l'équipage devra également effectuer des tâches de maintenance essentielles. Après avoir vérifié s'ils ont reçu une communication du centre de contrôle sur Terre, les tâches de recherche spécifiques sont déléguées. 

Pour le déjeuner, un repas riche en protéines serait consommé, avec une variation des repas pour une meilleure qualité de vie. L'expérimentation de nouvelles méthodes de culture des plantes à l'aide de la technologie LED permettrait de faire pousser différents aliments frais pour compléter le repas du soir et de développer d'autres perspectives de maintien de la vie dans l'espace. 

L'activité physique sur la base lunaire serait un aspect essentiel de leur mode de vie, notamment la pratique d'une heure d'exercice par jour pour atténuer la détérioration des muscles. 

La communication en soirée avec la famille et les amis permettra de se connecter à la Terre. Le temps social sera très bénéfique pour les astronautes. qui sera avec les mêmes personnes tous les jours. La recherche adaptative peut également avoir lieu, grâce à des mises à jour quotidiennes provenant d'autres laboratoires sur Terre. 

Afin de maintenir les astronautes en bonne santé, après avoir terminé les dernières tâches de maintenance sur la base, ils se retireront dans leur chambre pour dormir 8 heures. Les lits superposés spécialement conçus permettent d'attacher des sacs de couchage pour lutter contre la gravité réduite, afin de permettre un sommeil réparateur pour rajeunir la journée suivante. Nous pensons que la communauté de personnes partageant les mêmes idées vivra bien ensemble sur la base, car elle aura la possibilité de passer du temps à travailler sur ce qu'elle aime individuellement et en collaboration.

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