Dans Moon Camp Pioneers, chaque équipe a pour mission de concevoir en 3D un camp lunaire complet à l'aide du logiciel de son choix. 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 dans leur camp lunaire.
Deuxième place - États non membres de l'ESA
Özel Bahçeşehir Koleji Fen ve Teknoloji Lisesi Samsun-Turquie Turquie 14, 16, 17 6 / 3 Anglais
Logiciel de conception 3D : Fusion 360
Entièrement conçu par notre équipe, notre camp lunaire est positionné entre les cratères Shackleton et Shoemaker pour accueillir 4 astronautes pendant leurs recherches scientifiques. La base principale, qui a été fortement influencée par les feuilles des plantes lors de sa conception, comporte des couches qui répondent à différents objectifs et se compose de 6 parties différentes. La première de ces parties contient les zones de travail des astronautes, la deuxième contient les systèmes d'électrolyse et de traitement de l'eau, la troisième contient les zones personnelles des astronautes, la quatrième comprend les zones communes des astronautes, la cinquième contient la salle des matériaux et l'entrepôt, et la dernière est la zone agricole. Outre la base principale, on trouve le garage et l'observatoire, dont la conception s'inspire de la carapace des tatous, d'un module lunaire et de bras robotiques imprimés en 3D. Pour répondre aux besoins de la base, tels que l'eau et l'oxygène, ou pour assurer la gestion des déchets, divers systèmes ont été placés dans la base ; un système de communication hybride a été créé pour assurer la communication, des panneaux solaires ont été placés sur la base et dans différentes régions pour fournir de l'énergie, et des rovers ont été conçus pour aider les astronautes au cours de leurs missions.
Nous prévoyons de faire un grand pas dans le voyage de l'humanité vers la lune avec notre camp lunaire. La base lunaire que nous avons réalisée pour l'instant est destinée à la recherche scientifique, mais elle pourrait être modifiée à l'avenir. L'idée de notre base produite à ce stade a été développée pour seulement 4 astronautes. Cette conception comprend des laboratoires et des ressources où les astronautes peuvent travailler sur l'astrophysique, la chimie, la biologie et l'agriculture. Cependant, grâce à la structure modulaire de notre base, il est possible d'étendre sa conception et d'élargir son champ d'action. Avec l'agrandissement de la base dans les phases ultérieures, notre base peut être ouverte à des fins commerciales pour montrer au monde ce qu'est la vie dans l'espace. Plus tard encore, notre base pourra être agrandie pour permettre des expéditions touristiques.
Nous prévoyons de construire notre camp lunaire au pôle Sud, plus précisément entre les cratères Shackleton et Shoemaker. Si nous avons choisi d'installer notre base entre ces deux cratères, c'est avant tout pour tirer parti de leurs avantages respectifs. Des études montrent que le cratère Shoemaker contient de vastes quantités d'eau gelée, d'hydrogène et de ressources minérales. Nous pouvons donc utiliser l'eau gelée pour la boisson, l'hydrogène pour l'extraction de l'eau et l'énergie, et les minéraux pour la recherche scientifique. En revanche, les températures du cratère Shackleton fluctuent moins. Le cratère reçoit la lumière du soleil en continu pendant presque 2 mois et 90% de la journée, ce qui signifie que nous pouvons économiser plus d'énergie pour notre camp lunaire avec des panneaux solaires. La distance entre ces deux cratères étant d'environ 60-65 km, il sera possible de voyager entre eux. On prévoit également que les conditions météorologiques de l'endroit choisi seront partiellement meilleures, ce qui réduira au minimum les conditions défavorables.
La construction de notre camp lunaire comprendra deux missions différentes, appelées A et B. La mission A sera réalisée de manière autonome, sans que des astronautes ne posent le pied sur la lune. Cette phase sera menée par des rovers spécialement conçus et des bras robotiques imprimés en 3D, utilisant des matériaux de construction tels que le béton et l'ETFE provenant de la Terre. Tout d'abord, le rover niveleur rendra le sol propice à l'installation de la base et collectera le sol lunaire. Ensuite, les rovers autonomes et les bras robotiques commenceront à construire la base. La couche intérieure de notre base sera faite de béton constitué de sol lunaire. Ensuite, la couche centrale sera constituée d'ETFE, et enfin, la couche extérieure sera constituée de terre lunaire qui sera transformée en une forme utilisable pour l'impression 3D. Le contour de notre base sera complété par l'installation de panneaux solaires sur les toits. Le design général de notre base a été inspiré par les feuilles. La structure en trois couches de notre siège a été obtenue à partir de leur texture stratifiée, tandis que les couloirs de la base ont été reproduits à partir de nervures. En outre, le design de notre garage et de notre observatoire s'inspire de la capacité des tatous à se protéger grâce à leur bouclier. Cette conception a également permis d'obtenir une structure pliable, ce qui nous a aidés à économiser de l'espace. De plus, notre base a été conçue dans un souci de modularité et de longévité, ce qui nous permet de l'agrandir à tout moment. Dans le cadre de la mission B, les astronautes atterriront et placeront toutes les propriétés remises, ce qui marquera le début de la vie sur la lune.
Les astronautes stationnés dans un camp lunaire seraient exposés à un environnement hostile qui pourrait menacer leur santé et leur sécurité. L'un des défis les plus importants auxquels ils seraient confrontés serait de leur fournir une protection et un abri contre l'environnement lunaire extrême. Pour y parvenir, notre équipe a analysé et recherché en profondeur les problèmes environnementaux auxquels notre camp lunaire pourrait être confronté. Nous avons dressé la liste des principaux facteurs à prendre en compte, à savoir l'isolation thermique et la protection contre les météorites et les radiations. Dans cette optique, nous avons cherché des solutions pour chaque problème identifié et nous les avons intégrées dans notre conception, précisément dans la structure de notre base. En ce qui concerne la sélection des matériaux en général, quatre caractéristiques principales ont été recherchées. Il s'agit de matériaux réfléchissants qui reflètent la lumière du soleil sur la surface lunaire et protègent la température, de matériaux d'isolation thermique qui empêchent la perte de chaleur à l'intérieur, de matériaux durables qui formeront les couches extérieures du camp et de matériaux légers qui seront placés sur les fondations pour faciliter l'installation de la base. Nous avons décidé quels matériaux conviendraient à chaque caractéristique en les approfondissant et en les analysant. Nous avons décidé d'utiliser le sol lunaire comme matériau réfléchissant. En plaçant cette couche à l'extrémité de la base, nous avons également assuré l'isolation thermique et la protection contre les météorites. L'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), qui formera la couche intermédiaire de la base, augmentera la résistance, même avec une couche mince et légère, grâce à sa température de fusion élevée et à ses propriétés de résistance aux rayonnements de haute énergie, de recyclage et de durabilité. La couche de béton la plus interne constituera la principale isolation radioactive de la base. Une couche allant jusqu'à 1 mètre protégera la base des rayons gamma et des rayons X. Nos systèmes de purification de l'air et de l'eau garantiront également la sécurité des astronautes à l'intérieur de la base.
L'eau : L'eau est essentielle à la vie dans le camp. Dans un premier temps, la quantité d'eau nécessaire sera apportée de la Terre. Un système de gestion de l'eau qui tourne en permanence autour de la base sera également mis en place. Ce système purifiera l'urine, la sueur, l'humidité, etc. En procédant à la purification, nous recyclerons 90% de l'eau. La glace d'eau lunaire est une autre option à utiliser comme ressource en eau. La glace d'eau sera prélevée à l'aide de rovers et stockée pour être utilisée en cas de besoin.
La nourriture : Dans un premier temps, les astronautes consommeront les aliments qu'ils auront apportés de la Terre. En outre, ils recevront des aliments frais grâce à la méthode de l'agriculture aéroponique. L'agriculture aéroponique permet d'économiser 95% d'eau et la croissance est trois fois plus rapide qu'avec l'agriculture traditionnelle. Notre objectif est de créer un régime alimentaire sain pour les astronautes. Nous avons prévu de cultiver des pommes de terre, des épinards, des haricots, etc., qui ont une valeur nutritionnelle élevée et sont faciles à cultiver.
L'air : Notre système de recyclage comprend un système de gestion de l'air. La quantité d'eau nécessaire provenant du système de gestion de l'eau sera envoyée à l'électrolyse. L'électrolyse permet de séparer les molécules d'hydrogène et d'oxygène. L'oxygène, devenu respirable, sera distribué autour de notre base. L'hydrogène restant sera utilisé pour produire de l'eau avec notre système Sabatier. Le cycle de photosynthèse des plantes contribuera également au système de gestion de l'air.
L'électricité : L'alimentation est essentielle pour assurer la continuité de la base. Nous avons prévu de placer des panneaux solaires IBC de type N ayant un rendement de 23% au sommet de notre base. En outre, des panneaux solaires à concentration (CSP), qui convertissent la lumière du soleil en chaleur et la stockent, seront placés au cratère Shackleton, car cet endroit est presque toujours exposé à la lumière du soleil. Ce système contribue de manière significative à la base car il est renouvelable et très efficace.
La gestion des déchets est une question essentielle dans notre base lunaire. Dès le départ, nos plans de gestion ont été conçus pour minimiser les dépenses liées aux déchets en suivant une politique zéro déchet. D'autre part, tant qu'il existe différents types de déchets, il est nécessaire d'utiliser différentes méthodes pour réduire et éliminer chaque déchet. Les déchets organiques produits peuvent être convertis en engrais. Cela fournira de la chaleur et de l'énergie pour le système de chauffage de la base. Les engrais produits peuvent également être utilisés pour des études de plantation. En outre, les déchets utilisables tels que les plastiques seront utilisés pour répondre aux besoins de nos camps en les utilisant pour fournir des filaments dans les imprimantes 3D. D'autre part, les déchets solides non convertibles peuvent également être utilisés à diverses fins. Ces déchets seront envoyés dans l'atmosphère terrestre et seront détruits par combustion.
Pour répondre aux différentes exigences de la communication spatiale, telles que la fiabilité et la latence, nous avons décidé de créer une structure de communication hybride dans notre camp lunaire, où différents systèmes répondent à ces exigences. La principale méthode sera la communication radio, comme lors des précédentes missions lunaires. Comme il est plus rapide, un système de communication par laser peut être utilisé lorsqu'une communication instantanée est nécessaire. Pour ces systèmes, il doit y avoir une station terrestre sur Terre et un émetteur-récepteur et une antenne sur la lune. L'emplacement des stations terrestres doit être proche de l'équateur, avec une vue dégagée sur le ciel austral, afin d'avoir une vue continue du camp. Enfin, le camp peut également disposer d'un système de secours qui prend en charge la communication par satellite, qui est la méthode la plus sûre et la plus étudiée. Le satellite requis peut être positionné sur l'orbite de la lune, ce qui permet également de maintenir la communication entre les autres camps lunaires.
Notre camp lunaire offrirait une opportunité inégalée pour l'exploration scientifique, en proposant un environnement unique pour mener des recherches dans un large éventail de disciplines scientifiques. Les études qui seront menées dans notre camp lunaire porteront certainement sur la structure et l'environnement de la lune. Le principal facteur de ces études pourrait être le sol lunaire. On dit que le sol lunaire a le potentiel d'être utilisé pour la production d'oxygène et de carburant. C'est un domaine que nos campeurs pourraient étudier. En examinant le sol et les roches prélevés sur la surface lunaire, il est possible d'étudier les minéraux et les substances similaires, et de faire des recherches sur l'utilisation de ces matériaux. Outre les substances, des traces de vie peuvent également être recherchées. En même temps, les astronautes peuvent analyser et découvrir plus de détails sur la formation de la lune. En outre, des études de plantation peuvent être réalisées sur le sol lunaire. En outre, l'utilisation de divers micro-organismes dans l'agriculture lunaire peut être examinée, ou différentes méthodes peuvent être étudiées pour rendre possible l'agriculture sur le sol lunaire et dans l'environnement lunaire. Tout en travaillant dans ces domaines, une cartographie récente et développée de la lune et de ses caractéristiques géologiques peut être réalisée. Enfin, des études sur la psychologie des astronautes de la base peuvent également être menées. Les changements et développements psychologiques de ces individus, qui vont vivre isolés dans un environnement différent pendant une longue période, peuvent être suivis en communiquant avec le monde. Parallèlement, les astronautes peuvent être invités à tenir un journal ou un blog pendant leur séjour dans l'espace afin d'étayer ce travail, créant ainsi une ressource sur la vie dans l'espace.
Dans un camp lunaire, les astronautes pénètrent dans un environnement inconnu, dans l'isolement, tout en regardant la planète sur laquelle ils ont passé toute leur vie se rétrécir en une petite sphère bleue et verte. Il est un fait que ces énormes changements dans la vie des astronautes peuvent avoir des effets physiques et mentaux sur eux à terme. C'est pourquoi les astronautes doivent suivre un programme d'entraînement pour s'assurer qu'ils sont parfaitement préparés à relever les défis physiques et mentaux de la vie et du travail sur la lune. Notre équipe a préparé un programme d'essai pour les astronautes qui prendra environ trois ans. Dans un premier temps, les astronautes recevront une formation générale d'un an sur la vie dans l'espace. Chaque astronaute recevra une formation détaillée sur sa spécialité au cours des étapes suivantes. La première étape de la formation comprendra deux domaines importants : la santé mentale et la compétence physique. L'entraînement physique permettra aux astronautes de se familiariser avec les conditions difficiles de la Lune, comme la façon de s'adapter aux mouvements ou de réduire la perte musculaire dans des conditions de faible gravité. D'autre part, tous les astronautes devraient suivre une formation de base sur les systèmes utilisés dans la base et les autres engins spatiaux, ainsi qu'une formation sur les mesures à prendre en cas d'éventuels dysfonctionnements. Tous les astronautes devraient également connaître les premiers secours et les informations médicales de base. Grâce à leur formation mentale, les astronautes apprendront à gérer l'isolement, à travailler en équipe et à améliorer leurs compétences en matière de communication et de résolution de problèmes, étant donné qu'ils seront entourés de plusieurs personnes dans le camp. Après avoir acquis les compétences nécessaires, les astronautes suivront une formation sur leurs propres spécialités, comme le génie biologique, le génie chimique ou le génie de vol, et sur la manière dont ils peuvent les utiliser sur la Lune. L'entraînement des astronautes ne sera pas terminé lorsqu'ils atterriront sur la lune, mais il se poursuivra grâce à la communication avec des experts sur Terre, tels que des psychiatres.
Notre voyage dans l'espace commence par un vaisseau spatial composé d'un module de commande, d'un module de service et d'un module lunaire. Le module de commande sera la partie centrale où les astronautes contrôleront le vaisseau spatial. Le module de service stockera le moteur, le carburant et tout l'équipement utilisé sur la Lune. Le module lunaire sera utilisé pour l'atterrissage et le décollage sur la Lune. Si l'on examine les véhicules de notre camp, on constate qu'il y a un rover de recherche, un rover de construction et un rover de collecte. Le rover de recherche, qui dispose d'un entrepôt, est destiné aux astronautes qui voyagent et font des recherches sur la lune. Le Builder Rover est équipé d'une niveleuse et d'une pelleteuse qui collectent de manière autonome le sol lunaire tout en aplanissant le terrain pour la base et la construction de celle-ci. Le rover collecteur recueille principalement de l'eau lunaire, de la glace et d'autres échantillons autour de la lune. Il existe également un drone conçu pour explorer la lune d'un autre point de vue.
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