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.
L'Académie de Kingston Kingston upon Thames-Surrey Royaume-Uni 17, 16 6 / 1 Anglais
Logiciel de conception 3D : Blender
Ce projet vise à tester une base autonome pour 6 astronautes. Les principales expériences de cette mission sont l'étude des effets du vent solaire sur la surface lunaire et la culture de plantes génétiquement modifiées destinées à des habitats extrêmes. Nos recherches ont été publiées dans des revues scientifiques récentes qui explorent les développements actuels et prévus dans les domaines de la robotique avancée, de l'utilisation des ressources in situ (ISRU) et de la science des matériaux. Notre base servira de tremplin pour les recherches futures et les missions prévues sur les surfaces lunaires et martiennes, conformément aux objectifs de l'ESA et de la NASA de ramener des humains sur la Lune et sur Mars dans un avenir proche. Notre base se concentrera principalement sur des objectifs de recherche, mais il est possible d'y mener des projets commerciaux tels que l'extraction de métaux des terres rares, qui seront exportés vers la Terre à des fins lucratives, générant ainsi une économie lunaire durable qui encouragera les investissements futurs dans la recherche sur la Lune.
L'objectif principal de la base est simplement de servir de preuve de concept pour la création d'une base autosuffisante qui pourrait être utilisée sur un autre corps céleste à l'avenir.
Comme l'atmosphère totalement inexistante de la lune est très proche de l'atmosphère basse de planètes telles que Mars - à environ ≈0,02 kg/m3, ce qui est presque négligeable - nous étudierons également les effets du vent solaire. Grâce au Solar Wind iOn Reading Device (ou SWORD), nous surveillerons les modèles de collisions entre le vent solaire et la lune, ce qui nous permettra d'examiner les effets du vent solaire qu'il pourrait être nécessaire de connaître pour de futurs projets sur d'autres corps célestes.
SWORD est conçu sur la base de l'imageur héliosphérique en orbite solaire (Solar Orbiting Heliospheric imager), ou "SoloHi". Il utilise six capteurs internes distincts pour observer l'activité solaire et les rejets, ainsi qu'une paire de capteurs mesurant le plasma et les champs magnétiques.
La base sera construite sur le bord du cratère Amundsen. Elle sera située sur un cratère beaucoup plus petit, qui se trouve juste à côté du cratère Amundsen.
La conception 3D de la base utilise une carte thermique de ce cratère sans nom, qui est conçue à l'échelle.
Les coordonnées de ce cratère sont 84,5°S 82,8°E.
L'intérêt d'utiliser un cratère plus petit est de nous permettre de construire plusieurs couches d'élévation sous le sol avec beaucoup moins d'efforts.
D'après les images de la NASA et de l'ESA, de l'eau (sous forme de glace lunaire) a été repérée à l'intérieur et autour du cratère. En outre, selon les rapports de la NASA, il a été déterminé que l'endroit est presque constamment exposé à la lumière solaire incidente.
La construction de notre base débutera dans le cadre d'une mission non habitée, avant l'atterrissage des astronautes. Grâce à la robotique contrôlée par l'ESA, nous construirons une structure de base qui servira de logement temporaire aux astronautes avant que la base ne soit entièrement installée.
Après cette phase de construction initiale, les astronautes habiteront ce cadre de base tandis que nous imprimerons en 3D les pièces nécessaires à la poursuite de la construction des pièces, à la fois manuellement et avec l'aide de la robotique. L'un des défis à relever sera la construction des zones souterraines de la base, qui nécessitera d'importants travaux d'excavation. Le sous-sol sera creusé dans le flanc du cratère.
Les murs de la base seront construits selon un système à trois couches, et nous utiliserons trois matériaux pour ce faire :
1) La couche la plus interne est une couche de fluorure de polyvinylidène, un thermoplastique non réactif et thermiquement stable. Malgré sa résistance, le plastique est très léger, ce qui permet de transférer de grandes quantités en une seule fois sans entraîner de coûts supplémentaires importants pour le vol spatial.
2) La couche intermédiaire serait constituée d'un réseau relativement fin de fibres de carbone et de silicium, qui est très léger et incroyablement malléable, ce qui en fait un matériau très utile. En tant que matériau léger et fin, il est très peu encombrant pour le transport en vrac.
3) La couche extérieure serait construite avec du régolithe lunaire imprimé en 3D, collecté à la surface par des drones Talaria. Nous pouvons le mélanger comme du béton pour créer une couche de béton de régolithe pour recouvrir l'extérieur de la base.
Pour protéger les astronautes des impacts physiques, nous utiliserons deux matériaux spécifiques dans notre conception : Un treillis de fibres de carbone et de silicium, à la fois fin et flexible, sera placé entre les parois pour les protéger des impacts physiques. La nature flexible de la fibre de carbone lui confère un effet d'amortissement, ce qui augmente considérablement le temps d'impact d'une micrométéorite et diminue donc sensiblement la force exercée. Cela réduit le risque qu'une micrométéorite traverse une pièce. En outre, le réseau de fibres de carbone est conducteur et peut donc être utilisé comme capteur pour détecter tout dommage potentiel à la base. Comme une grande partie de la base se trouve sous le niveau de la surface, elle bénéficie également d'une protection naturelle contre le sol qui la surplombe.
En cas d'intrusion dans une pièce, le système de ventilation de la base est conçu pour fermer automatiquement la pièce lorsque les capteurs tissés dans le treillis de fibres de carbone sont déclenchés. Cela signifie qu'une pièce compromise ne perdra pas d'oxygène et que l'approvisionnement en oxygène de la base restera stable. En outre, le photobioréacteur miniaturisé présent dans la plupart des pièces fournira de l'oxygène de secours en cas de défaillance du système de ventilation.
Pour se protéger des rayons UV, les parois intérieures de la base sont fabriquées en polyfluorure de vinylidène, un plastique résistant aux UV. Ce plastique est à la fois incroyablement solide (il ne subit qu'une usure de 0,3% en 5 ans d'utilisation constante) et résistant aux UV, ce qui empêche les astronautes d'être affectés par le rayonnement UV pénétrant nocif.
Eau
L'eau sera utilisée dans un système fermé. Grâce aux fermes d'algues et à de petites quantités de traitements chimiques, nous purifierons constamment l'eau pour la rendre potable. L'eau supplémentaire à ajouter aux réserves proviendra de la glace lunaire, que nous pourrons faire fondre pour en extraire de l'eau. L'eau doit être rendue potable en filtrant le régolithe lunaire nocif qui peut être piégé dans la glace.
Alimentation
Dans un premier temps, la nourriture proviendra des réserves d'aliments déshydratés qui accompagneront les astronautes. Cela leur permettra de bénéficier d'une période de grâce avant que l'autosuffisance ne se mette en place. Une fois que l'agriculture sera mise en place et que les récoltes commenceront à arriver, la majorité de la nourriture proviendra de la culture d'OGM et des poissons du système aquaponique. L'agriculture utilisera le système aquaponique, où les poissons et les plantes travaillent en symbiose, les plantes purifiant l'eau des poissons et les poissons fournissant du CO2. Des aliments déshydratés supplémentaires sont prévus en guise de soutien.
Air
L'oxygène de la base proviendra de la ferme d'algues. Les algues - Chlorella Vulgaris - consomment le Co2 pompé dans la ferme et l'utilisent pour la photosynthèse, libérant ainsi de l'oxygène. L'oxygène excédentaire est stocké dans les réservoirs, les remplissant d'oxygène qui peut être utilisé en cas d'urgence.
Les conditions telles que l'humidité et la pression sont étroitement surveillées et peuvent être ajustées manuellement.
Puissance :
Les panneaux solaires convertiraient la lumière du soleil en électricité, tandis que la technologie solaire thermique pourrait être utilisée pour chauffer de l'eau ou d'autres fluides à diverses fins, comme la production de vapeur pour l'électricité ou la fourniture de chaleur pour les habitats. En utilisant ces sources d'énergie renouvelables, nous pouvons réduire le besoin d'alternatives coûteuses et peu fiables, telles que les combustibles fossiles ou l'énergie nucléaire, et promouvoir un avenir plus durable pour l'exploration et la colonisation lunaires.
Les déchets solides sont acheminés par le système de plomberie jusqu'au bâtiment agricole. Dans le bâtiment de la ferme, des vers coprophages dévoreront les déchets solides, qui pourront ensuite être utilisés pour la production de bio-béton. Tous les déchets solides passent par ce système, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de recourir à d'autres moyens d'élimination. Toutefois, nous pouvons également utiliser les déchets solides pour fertiliser les fermes en cas de besoin. Les vers peuvent également être utilisés pour nourrir les poissons dans le système aquaponique.
Les déchets liquides passent par la ferme d'algues. Au fur et à mesure que les déchets liquides passent dans les tuyaux d'algues, les algues éliminent tous les déchets azotés, y compris les éléments nocifs tels que l'ammoniaque. Cette eau sera ensuite traitée chimiquement pour la rendre potable, avant d'être renvoyée dans le système de plomberie.
Les ondes radio ont été la principale méthode de communication entre les astronautes sur la lune et le centre de contrôle de l'ESA. Les ondes radio sont des ondes électromagnétiques qui peuvent voyager dans le vide, ce qui les rend idéales pour les communications spatiales et leur permet de transmettre des données sur de longues distances. Pour communiquer avec les astronautes sur la lune, l'ESA utilise un réseau d'antennes au sol et de satellites relais en orbite autour de la Terre. Les antennes terrestres envoient des signaux radio aux satellites relais, qui les transmettent ensuite aux antennes de la base. Cela permettra une communication efficace entre l'ESA et l'Oasis cosmique. Des projets antérieurs de l'ESA et de la NASA ont utilisé la technologie radio dans le même but. Bien que d'autres technologies soient en cours de développement pour la communication spatiale, comme la communication par laser, les ondes radio resteront la principale méthode utilisée dans le cadre de ce projet.
Les vents solaires sont un flux de particules chargées qui sont constamment émises par le soleil et qui ont un impact significatif sur la surface et l'environnement de la lune. L'analyse de ces données sera obtenue à l'aide d'un dispositif appelé Solar Wind Ion Reading Device (ou SWORD). Plus précisément, le projet se concentrera sur l'analyse de la charge des surfaces induite par le vent solaire et sur les effets nocifs qui y sont associés. Le projet utilisera des simulations informatiques pour étudier plus en détail les mécanismes à l'origine de ces phénomènes. Les résultats de cette recherche permettront d'améliorer notre compréhension de l'environnement lunaire et de mieux comprendre les effets des vents solaires sur d'autres corps dépourvus d'air dans notre système solaire. Ils permettront également de mieux comprendre la construction des futurs habitats lunaires et martiens.
En outre, l'environnement lunaire difficile, avec sa faible gravité, ses fluctuations de température extrêmes et l'absence d'atmosphère et d'eau, présente des défis importants pour la culture des plantes. C'est pourquoi nous étudierons également la croissance de diverses cultures génétiquement modifiées dans des conditions lunaires et analyserons leur croissance et leur rendement par rapport à des cultures non génétiquement modifiées. Le projet explorera également le potentiel des techniques de génie génétique pour améliorer la résistance et l'adaptabilité des cultures à l'environnement lunaire. Les résultats de cette recherche pourraient avoir des conséquences importantes pour les futures missions d'exploration spatiale à long terme et le développement d'une agriculture durable dans l'espace. En comprenant le potentiel des cultures génétiquement modifiées pour l'agriculture lunaire, nous pouvons ouvrir la voie à une présence humaine plus durable et autosuffisante sur la lune et au-delà.
Procédures d'urgence : Les astronautes doivent être préparés à faire face à des situations d'urgence telles que les pannes d'équipement, les urgences médicales et les évacuations.
Formation psychologique : Les astronautes passent de longues périodes en isolement et en confinement. La formation psychologique peut les aider à faire face à l'isolement, à travailler dans des conditions de stress et à conserver une attitude positive.
Entraînement physique : Les astronautes doivent suivre l'entraînement physique typique de l'ESA.
Formation scientifique : Les six astronautes devraient pouvoir utiliser le SWORD. Une formation à son fonctionnement et à sa maintenance serait nécessaire.
Pour des raisons de sécurité, une formation au fonctionnement du photobioréacteur serait également nécessaire afin qu'un apport constant en oxygène puisse être facilement rétabli.
Systèmes de survie : Une mission lunaire nécessite un habitat autosuffisant qui permette la vie humaine. Les astronautes devraient être formés au fonctionnement des systèmes de survie, tels que le recyclage de l'air et de l'eau, la production de nourriture et la gestion des déchets.
Talaria
Talaria est un modèle de drone à longue portée qui fonctionne à l'énergie solaire. Il s'agit d'un drone polyvalent qui utilise un ensemble de bras robotiques pour collecter des roches et de la glace lunaire à grande distance. Le drone est télécommandé depuis la salle de communication, avec un flux vidéo direct.
Grâce à l'énergie solaire et aux communications à longue portée, il peut s'éloigner de la base pendant de longues périodes lors d'expéditions. L'espace de stockage réfrigéré situé dans son dos lui permet de revenir avec des matériaux cibles tels que la glace lunaire.
Aegis
Aegis est un modèle de véhicule à long rayon d'action qui fonctionne grâce à une batterie rechargeable. La batterie peut également être rechargée par les panneaux solaires installés sur le toit du véhicule.
Il est conduit par une seule personne, mais jusqu'à trois personnes peuvent vivre à l'intérieur du véhicule pendant de longues périodes, car il possède les espaces de couchage nécessaires. Il possède une grande réserve d'oxygène, ainsi que de la nourriture déshydratée (et les moyens de la réhydrater).
Comme Aegis accueille des passagers humains qui ne porteront pas de combinaisons spatiales, il est étanche et blindé afin de se prémunir contre toute brèche.
Iokheira
L'Iokheira est un véhicule de reconnaissance à courte portée qui peut accueillir jusqu'à deux passagers. Il est à toit ouvert et permet des déplacements très rapides sur de courtes distances. Le véhicule se déplace rapidement, mais ne peut pas contenir de charge importante. Il est utilisé pour l'exploration. Il peut également être utilisé pour transporter des SWORD afin de surveiller de longues distances.
Talos
Talos est la fusée qui sera utilisée pour revenir sur Terre. Une fois la base installée, les pièces de Talos seront imprimées individuellement en 3D pour construire une fusée capable de revenir sur Terre en cas d'urgence, si un astronaute est en danger. La base étant autosuffisante, il n'est pas nécessaire de l'approvisionner depuis la Terre.
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