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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: Club Astro Lycée Lafayette

lycée général et technologique LAFAYETTE  CLERMONT-FERRAND    France 16, 17   7 / 0

Description du projet

Nous sommes le club d'astronomie du lycée Lafayette de Clermont-Ferrand. Cette année nous participons avec notre professeur de sciences à l'expérience du blob dans le cadre de la mission Alpha réalisée par l'astronaute français de l'ESA Thomas Pesquet. Nous sommes tous dans un cursus scolaire pour nous orienter dans l'ingénierie aéronautique et aérospatiale, ou dans la recherche astrophysique. C'est donc avec une grande motivation que nous avons dit oui à notre professeur pour participer à ce concours. Avant même de commencer à vous parler de nos solutions pour ce défi, nous allons vous présenter la technique de travail que nous avons utilisée tout au long de ce projet. Notre technique de travail consiste à faire une liste des problèmes que nous avons rencontrés ou qui ont une forte probabilité d'être rencontrés : une fois cette liste de problèmes faite, nous divisons ces "gros" problèmes pour en faire beaucoup de "petits" qui répondent de manière plus spécifique à nos besoins. Il est en effet plus simple de résoudre plusieurs petits problèmes indépendamment les uns des autres pour nous permettre de faire face à une contrainte générale plutôt que de s'y attaquer directement. Une fois que toute notre équipe s'est mise d'accord sur la technique à utiliser, nous avons commencé à créer une spécification fonctionnelle qui nous permettra d'être plus efficaces et plus productifs lorsque nous passerons à la partie modélisation 3D. Notre modèle est une vue de la base lors d'une première mission, il n'y a donc que le module essentiel.

2.1 Où voulez-vous construire votre camp lunaire ?

Notre base a besoin d'eau pour fonctionner, donc la base doit absolument être située près de l'eau : sur la lune on la trouve sous forme de glace, principalement aux pôles de la lune, donc notre base sera située sur l'un des deux pôles de la lune.

2.2 Comment prévois-tu de construire ton camp lunaire ? Décrivez les techniques, les matériaux et vos choix de conception.
Nous avons fait le choix de faire une base modulaire, qui permet en effet de l'agrandir en fonction des différentes expéditions qui seront faites. Nous savons que la surface de la lune est irradiée par différentes radiations provenant du soleil, pour nous protéger nous avons décidé d'enterrer notre base. Cela a aussi l'avantage de la protéger d'éventuels impacts de météorites. Pour creuser le régolithe nous avons pensé à utiliser des tuiles avec un ver à l'intérieur pour déplacer et creuser le régolithe. L'avantage est le poids qui est assez faible, et le fait que nous pouvons faire de grandes longueurs en mettant bout à bout plusieurs sections. Le choix du module a été déterminé en fonction de plusieurs critères : le principal est que le module doit résister à la pression que le régolithe exercera sur lui une fois la base enterrée. Nous avons alors constaté qu'un module carré avec un bord arrondi était plus facile à construire et nous avons choisi cette forme. Pour confirmer notre choix, nous sommes allés demander à notre professeur de sciences de l'ingénieur si ce choix pouvait résister aux différentes forces auxquelles il serait soumis. Il a vérifié et nous a dit que ce ne serait malheureusement pas le cas. Nous avons donc finalement choisi un module demi-sphère. Pour des raisons de facilité de transport, celui-ci sera composé de triangles assemblés les uns aux autres. Il est possible de les assembler au sol pour faciliter le montage sur place. Nos différents modules sont reliés entre eux par des tubes pressurisés.
2.3 L'environnement sur la Lune est très dangereux pour les astronautes. Expliquez comment votre camp lunaire les protégera. (150 mots maximum)

Notre camp sur la lune nous permet de protéger les astronautes des nombreux dangers qui les entourent sur cette surface hostile. En effet, nous savons qu'il n'y a pas d'atmosphère sur la lune, et donc pas de possibilité de respirer. C'est pourquoi notre base lunaire sera étanche et pressurisée dans des conditions similaires à celles de la Terre ou de l'ISS. Pour assurer cette étanchéité, nous utiliserons des joints à chaque jonction. Nous avons appris sur les sites de la NASA et de l'ESA que le régolithe lunaire est tranchant et irritant. Pour protéger les astronautes, nous avons prévu un hangar à la surface de la Lune afin de garantir l'absence de régolithe dans la base. Si par inadvertance c'était le cas, notre filtre assurerait quand même la sécurité des astronautes. Pour protéger nos astronautes des dangereuses radiations, nous avons, comme expliqué dans la partie 2.2, décidé d'enterrer notre base.

2.4 Expliquez comment votre camp lunaire fournira aux astronautes :

Eau
Alimentation
Puissance
Air

L'eau sera une ressource importante pour notre base lunaire, en effet elle sera utilisée pour hydrater l'équipage, pour les cultures et surtout pour produire de l'oxygène pour la base via un système d'électrolyse de l'eau qui produira également de l'hydrogène, qui pourra être utilisé comme carburant pour faire décoller les fusées de ravitaillement.
Elle peut être récupérée directement sur la Lune en exploitant la glace présente ou apportée directement de la Terre, notamment pour les premiers jours. De plus, un système de recyclage de l'eau est présent dans la base afin de consommer moins d'eau.

La base doit fournir de la nourriture à l'équipage, mais il n'y a pas de véritable source de nourriture sur la lune, il faudra donc la faire venir de la Terre au moyen d'une fusée de ravitaillement. Cependant, grâce à la modularité de la base, un module de serre ou un module d'élevage pour élever des poulets par exemple, peuvent être ajoutés sans problème, ce qui réduira le nombre de fusées de ravitaillement et améliorera la qualité de vie de l'équipage par la même occasion, il est bien plus agréable de manger des œufs frais le matin que des conserves.

La base doit également être alimentée en énergie, nous utiliserons donc des panneaux solaires qui sont beaucoup plus efficaces que sur Terre car la Lune n'a pas d'atmosphère. Bien sûr, ces panneaux solaires devront être accompagnés d'accumulateurs pour stocker l'énergie pendant la nuit, mais un cycle jour-nuit sur la Lune dure 30 jours terrestres, nous aurons donc besoin de plus d'accumulateurs.
Mais malheureusement, pour avoir accès à l'eau, la base doit être située vers les pôles, là où il y a le moins de soleil, c'est pourquoi il a été décidé d'ajouter l'utilisation de batteries nucléaires pour compenser cette perte

Il y a un problème sur la Lune, c'est que nous n'y trouvons pas d'air. Les cosmonautes ont besoin d'air, donc nous n'avons pas d'autre choix que d'importer beaucoup d'oxygène et de réservoirs d'azotes de la Terre pour assurer la respiration des humains. De plus, si nous pouvons utiliser l'oxygène qui se trouve dans le sol lunaire, nous pouvons remplacer les réservoirs d'oxygène par d'autres réservoirs d'azotes, ce qui nous permet d'utiliser efficacement l'espace de la fusée terrestre, car le sol lunaire est principalement composé d'oxygène (plus de 40%). Si nous parvenons à développer la technologie permettant d'absorber l'oxygène au sol, nous pourrons utiliser cette technologie pour absorber l'oxygène dans le CO2, qui est notre gaz d'expiration. Nous pouvons utiliser l'électrolyse avec l'eau et prendre son oxygène, ainsi nous pouvons être totalement indépendants avec ce gaz, et réserver les fusées pour d'autres produits nécessaires, comme l'eau ou la nourriture.

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

L'objectif principal de notre camp lunaire sera de faire des recherches sur la capacité des humains à survivre dans un autre environnement (gravité différente, absence d'air, etc.). L'expérience durera plusieurs années, et si elle fonctionne, nous pourrons dire clairement que nous pouvons vivre sur la Lune. Cependant, si les résultats ne sont pas concluants, nous reprendrons nos affaires et retournerons sur Terre en toute sécurité. La prochaine étape après notre petite base sur la Lune sera d'établir une colonisation sur ce satellite, et de commencer à créer une nouvelle civilisation, dont le but principal sera donc touristique.

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

La gestion de la journée lors d'une mission de longue durée est essentielle pour éviter tout surmenage des membres de l'équipe dans la station. Pour cette raison, des horaires hebdomadaires seront conçus sur Terre et distribués chaque lundi en début de semaine. La semaine sera articulée sur la base de 5 jours de travail (du lundi au vendredi) et de 2 jours de repos (samedi et dimanche) et les heures seront en UTC. Chaque journée sera également bien préparée et organisée. Elle commence à 7 heures du matin lorsque les derniers devront être réveillés. Les astronautes auront jusqu'à 8h30 pour se préparer et prendre leur petit-déjeuner. A 8h30, tous les membres se réunissent dans une salle de réunion et là, le commandant donne à chaque membre les ordres de mission du jour que la terre lui aura transmis et fait un briefing général. A partir de 9 heures, chaque astronaute s'occupe de ce que la Terre lui a demandé de faire. Les astronautes sont obligés de faire une pause d'une heure entre 11 heures et 14 heures. La journée de travail se termine à 17h30 par un débriefing de 30 minutes de la journée dans la salle de réunion. Après cela, les astronautes sont libres de faire ce qu'ils veulent jusqu'à 23 heures. A 23h00, la base passe en mode nuit et les astronautes doivent rester dans leur chambre autant que possible. Ce planning de la journée peut être modifié en cas d'actions particulières (EVA, anniversaire, relève, ...).

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