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.
Troisième place - États membres de l'ESA
École secondaire d'Oban Oban-Argyll et Bute Royaume-Uni 16, 15, 14, 13 5 / 1 Anglais
Logiciel de conception 3D : Fusion 360
Ce projet vise à créer un camp de base sur la lune. Nous avons quelques dômes à la surface, mais la plus grande partie de notre projet sera située sous terre. La base peut accueillir confortablement 10 astronautes, voire plus si les équipes se relaient, et contient des équipements de base tels que des toilettes, des dortoirs, une cuisine et un espace commun, mais aussi des pièces plus professionnelles telles que des ateliers, des espaces de stockage, des laboratoires et une serre. La base dispose également d'un dôme supplémentaire séparé de la base principale qui contient des processus à haute énergie et à haute température tels que des chambres d'électrolyse et des fours, cette séparation permet de protéger la base principale en cas de défaillance de ces systèmes. La base est principalement construite en aluminium en raison de sa résistance et de sa légèreté, et parce que tout l'aluminium supplémentaire nécessaire à la maintenance de la base peut être extrait du minerai du régolithe lunaire à l'aide du procédé FFC Cambridge, qui est l'un des procédés étudiés dans cette base. La base utilise également le sol lunaire comme matériau de construction pour protéger l'équipage des radiations.
La raison principale de l'installation de cette base est de servir de plateforme de recherche scientifique sur la lune. Cette base permettrait aux astronautes de rester stationnés sur la lune beaucoup plus longtemps, ce qui permettrait de réaliser davantage d'expériences et de projets dans l'environnement lunaire, ce qui, en retour, améliorerait considérablement notre compréhension de la lune et de notre univers à long terme. Un autre objectif majeur serait d'étudier l'environnement et la façon dont certaines choses y réagissent, ainsi que d'étudier la surface lunaire, de s'entraîner à cultiver des aliments sur la lune et d'examiner les résultats de la vie à long terme dans des environnements à faible gravité. Ces informations pourraient facilement être recueillies et distribuées sur Terre à des fins scientifiques. Ces informations pourraient être très utiles pour le développement de futurs vaisseaux spatiaux, la planification de la formation des astronautes ou même l'amélioration de la technologie sur Terre.
Notre camp de base lunaire serait construit au pôle sud de la lune, sur la crête entre le cratère De Gerlache et le cratère Shackleton. Cet emplacement est avantageux car lorsque le soleil illumine cette partie de la lune, il plane juste en dessous ou juste au-dessus de l'horizon, créant des températures relativement stables de plus de 54°C. La présence du soleil favorise la croissance des cultures dans la serre et la production d'énergie pour la base à l'aide des panneaux solaires, tout en empêchant les équipements de geler en permanence. Cet emplacement permet également d'accéder à de nombreuses ressources essentielles telles que des gisements de glace et du régolithe lunaire contenant des minerais tels que l'anorthosite. Le terrain est également très facile à traverser à pied ou en rover en raison des pentes douces des crêtes et de la rareté des débris au sol. L'emplacement bénéficie également d'une connexion satellite directe avec la Terre en raison de la direction vers laquelle il est orienté.
Comme expliqué précédemment, la base est principalement constituée d'aluminium en raison de sa disponibilité sur la lune et sur la terre, de sa légèreté, de sa solidité et de ses propriétés matérielles ; il a également été testé dans un environnement spatial puisque l'ISS est construite en aluminium. La base est principalement constituée de dômes et de cylindres afin de minimiser les points de pression sur les bords et de réduire le risque de rupture de la colline en raison de la différence de pression avec l'extérieur de la base. Ce choix de conception facilite également la construction de la structure, car ces structures arrondies peuvent être segmentées et facilement transportées à bord d'un vaisseau spatial et assemblées. La majeure partie de la base sera également recouverte de quelques mètres de sol lunaire afin de la protéger des débris volants et des radiations. Le minerai d'anorthosite produit également du silicium et de l'aluminium dans le procédé FFC Cambridge, qui peuvent être utilisés pour fabriquer certains composants de la base sur la lune.
Les seuls équipements qu'il faudrait faire venir de la Terre sont des robots d'excavation et des installations minières pour obtenir la terre, la glace et le minerai nécessaires. Les modules de la base d'origine peuvent également être transportés par vaisseau spatial jusqu'à la lune pour permettre aux humains de survivre sur la lune pendant l'installation de la base permanente. Les imprimantes 3D seraient également utilisées pour la construction et l'entretien de la base, car des composants et des outils spécifiques pourraient être créés à partir de matières premières en plastique et en métal qui seraient transportées depuis la Terre.
Comme nous l'avons expliqué précédemment, nous prévoyons de construire notre camp principalement sous terre et de le recouvrir de terre lunaire afin que nos astronautes soient protégés des radiations solaires lorsqu'ils se trouvent à l'intérieur du bâtiment. Le sol lunaire est une bonne protection contre les radiations, car quelques mètres de ce matériau protègent contre la plupart des types de radiations. Ce sol protégera également contre les astéroïdes et les débris volants auxquels les astronautes et la base seront confrontés. Les astronautes utiliseront des combinaisons spatiales et des rovers lunaires pour assurer leur sécurité et mieux les aider lorsqu'ils voyageront en dehors des murs du camp. Chaque module est séparé de la base principale par des sas intérieurs qui peuvent se fermer et aider à maintenir l'équipage en vie en cas de rupture de la coque. La base dispose également d'un système central d'épuration et de circulation de l'air, mais celui-ci peut être isolé pour permettre à quelques modules ou à un seul de survivre en cas de brèche. Les seuls modules qui disposent de leur propre système d'aération sont l'atelier, le laboratoire scientifique et l'entrée. Cela permet d'éviter que l'air de ces pièces ne soit contaminé ou toxique et qu'il ne circule dans l'ensemble de la base. La base dispose également de systèmes de filtration de l'air pour éviter que l'équipage n'inhale des gaz et des particules nocifs. Par exemple, la poussière lunaire contient du silicate qui, s'il est inhalé en grande quantité, peut endommager les poumons. Tous les processus à haute énergie sont séparés des modules d'habitation, ce qui permet d'éviter la destruction de l'ensemble de la base en cas de défaillance catastrophique. Les tuyaux qui transportent les produits de ces processus vers la base sont également dotés de charges activées par la pression qui briseront le tuyau en cas de surpression, empêchant ainsi la base d'être endommagée.
Le camp lunaire sera principalement alimenté par le soleil grâce à 99 panneaux solaires pouvant pivoter pour faire face au soleil. Ces panneaux seront installés autour de la base et produiront de l'électricité pendant la journée, alimenteront la base et chargeront les batteries lithium-ion de la base pendant la nuit. Ces panneaux solaires produiront un maximum de 135,63 kW, ce qui signifie qu'en 12 heures, les panneaux solaires produiront 5,86 MJ au total.
L'air est produit de multiples façons, de la division de l'eau au processus FFC Cambridge ; l'air des modules ne contiendra pas d'azote car l'homme n'a pas besoin d'azote pour survivre. L'oxygène sera produit en introduisant de l'eau fondue dans une chambre d'électrolyse pour la diviser en oxygène et en hydrogène. L'hydrogène est transporté vers des réservoirs de stockage pour être utilisé comme carburant de fusée et l'oxygène est transporté vers la base principale. Le procédé FFC Cambridge est plus expérimental et produit également de l'oxygène qui sera utilisé comme carburant pour les fusées et comme air respirable.
L'eau est à nouveau produite par la fonte des dépôts de glace et est soit utilisée pour fabriquer de l'oxygène, soit acheminée vers des réservoirs dans la base pour être utilisée comme eau potable. L'eau est filtrée pour éliminer les impuretés et les molécules non potables afin qu'elle soit potable. Cette eau est utilisée pour la boisson et d'autres systèmes, mais elle est en grande partie recyclée et filtrée à nouveau.
La majorité de la nourriture est importée de la Terre, mais elle est complétée par des cultures et des aliments produits sur la Lune. La nourriture produite sur la lune n'est pas la source principale de nourriture, mais en cas de problème de transport de la nourriture depuis la terre, l'équipage peut survivre grâce aux produits cultivés sur la lune.
Les déchets organiques produits par les astronautes peuvent être compostés ou utilisés comme engrais pour les plantes en croissance. Nous aimerions également mettre en place des réacteurs de transformation des déchets en gaz, car ils peuvent être utilisés pour transformer les déchets en gaz que l'équipage pourrait réutiliser dans le bâtiment ou pour les rovers, car les réacteurs utilisent un processus de dégradation thermique pour convertir les déchets en gaz. La filtration de l'air et de l'eau sera également utilisée pour limiter la quantité de déchets. Les déchets liquides seront filtrés et recyclés afin de minimiser la pression exercée sur les systèmes de production d'eau et d'économiser l'énergie. L'eau propre, mais qui a traversé les systèmes et ne peut être bue, sera utilisée pour les toilettes et l'arrosage des plantes.
Nous utiliserons des réseaux de communication et une antenne parabolique déployable à haut gain de 4,2 mètres pour envoyer des communications au satellite relais Queqiao afin de communiquer avec la Terre. Le satellite relais Queqiao est un satellite lancé pour être sur une orbite de halo L2 où il se trouve à l'endroit idéal pour pouvoir envoyer des communications de la Lune vers la Terre et vice-versa sans aucun problème. En effet, cette position lui permet d'accéder à la face cachée de la Lune tout en atteignant la Terre sans craindre que la Lune ne bloque ses transmissions. Les transmissions de Queqiao peuvent être mises en contact avec d'autres satellites LEO pour relayer les messages à la société souhaitée.
Nous avons également besoin de communications sur la lune. Des radios de base seront donc mises en place pour permettre la communication non seulement avec les astronautes, mais aussi avec les autres bases lunaires.
Nos recherches seront axées sur l'environnement à faible gravité et la géologie. Ces deux sujets étant au cœur de la base, la collecte d'informations sur ces sujets sera la principale priorité en matière de recherche. Des méthodes de forage seront utilisées pour recueillir de la glace et de la terre qui pourront être examinées et expérimentées de retour au camp. Ces expériences peuvent être réalisées pour obtenir davantage de données sur des domaines spécifiques tels que les composants présents dans le sol, la manière dont les radiations affectent les éléments sur la lune, la quantité d'informations que l'on peut récupérer des échantillons de sol et de glace datant de la formation du système solaire et même la manière dont la culture de plantes sur le sol lunaire se déroulera compte tenu des différentes constructions du sol.
La salle de sport intégrée à la base, bien que destinée à améliorer les conditions physiques et mentales des astronautes, servira également à recueillir des informations sur les effets de la faible gravité sur le corps humain. Cela peut également permettre d'obtenir des informations sur la manière dont les habitudes d'un individu sont affectées par ce changement d'environnement particulier, tout en fournissant des informations sur la manière de suspecter les symptômes d'affinité avec la faible gravité chez une personne en fonction de la manière dont son corps se comporte physiquement. Nous étudierons également le processus FFC de Cambridge, qui en est encore au stade expérimental en raison de l'absence de régolithe sur Terre. Ce processus permettra de mettre en place des bases lunaires plus importantes à l'avenir grâce à la production locale de matériaux de construction sur la lune.
Afin de préparer les astronautes à la mission lunaire qui les attend, nous aimerions ajouter les éléments suivants à leur programme d'entraînement ;
Les candidats doivent être informés en détail des conditions, de l'environnement auquel on peut s'attendre et des types de problèmes et de solutions qui peuvent se présenter pendant le voyage.
Effectuer des exercices et des tests globaux dans le cadre de scénarios d'environnement lunaire réalisés dans des simulateurs pour résoudre les problèmes évoqués dans le compte rendu.
Intégrer l'entraînement sous l'eau/en piscine dans leur régime. Les piscines peuvent simuler la sensation de faible gravité à laquelle les astronautes devront s'habituer avant de partir pour la lune. En effectuant des exercices, en marchant ou en flottant simplement dans l'eau, ils s'habitueront à la sensation de faible gravité et, à terme, apprendront à manœuvrer dans l'eau avec leur combinaison. L'efficacité de cette méthode a été prouvée, car les astronautes préparant les missions Apollo ont suivi le même entraînement.
Construire une base fictive. Les protocoles de sécurité peuvent être appliqués dans des bases fictives afin de s'assurer que personne dans l'équipe ne se fige et que tout le monde sait comment se comporter en cas d'urgence. Les bases fictives serviront également à familiariser les candidats avec les laboratoires et les ateliers, tout en leur donnant l'occasion de voir les quartiers d'habitation pour s'habituer à l'agencement des lieux.
Formation à l'isolement de longue durée. Les équipages seront formés à travailler ensemble et à vivre en isolement prolongé dans une base fictive afin de simuler l'aspect social et les défis de la solitude.
Nous utiliserons un rover pour conduire les astronautes vers et depuis les sites de mission, d'autres camps potentiels, des sites miniers ou tout simplement pour explorer la terre. La conception de notre rover prévoit que le véhicule utilise l'énergie solaire pour produire de l'énergie ainsi qu'un chargeur à connecter à la base principale, ce qui permettrait d'alimenter la machine en énergie. Pour ce qui est des déplacements entre la Lune et la Terre, nous avons opté pour l'utilisation de fusées réutilisables, comme le vaisseau SpaceX, pour effectuer le voyage. C'est une excellente idée, car les fusées pourraient être ravitaillées à la fois sur terre, avec les ressources disponibles, et sur la lune, avec l'hydrogène et l'oxygène séparés de l'eau glacée lunaire recueillie sur place. Des combinaisons spatiales seraient également fournies pour permettre aux astronautes de parcourir le paysage lunaire à pied. Les sorties extravéhiculaires seraient toutefois limitées en raison de l'exposition aux radiations.
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