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.
Première place - États membres de l'ESA
Gymnazium Nad Aleji Praha-Prague République tchèque 13, 15 2 / Anglais
Logiciel de conception 3D : Fusion 360
https://www.osymo.com/moonbase
L'une des contributions de l'ESA au programme Artemis pourrait être un petit satellite lunaire. abriqui sera ensuite transformé en base lunaire. Nous présentons un tel abri lunaire pour deux astronautes.
Le principal critère était que la couverture puisse être transportée sur la Lune à l'aide de l'EL3, qui a une charge utile de 1,5 tonne sur la Lune. Nous n'avons pas réussi à respecter entièrement cette limite de poids, mais il n'est pas irréaliste de penser qu'elle sera respectée après d'autres modifications et développements de la conception. Compte tenu d'un poids aussi faible, l'équipement de l'abri est très basique, mais il peut remplir son rôle dans les premières étapes de l'exploration lunaire.
L'abri se compose d'un module et d'une autre non scellée porche. Le module abrite la plupart des équipements et l'équipe y vit et y travaille. Au-dessus du module se trouve un porche qui sert d'entrepôt pour le matériel extérieur, les échantillons qui ne sont pas destinés à être analysés sur place, etc. L'équipage passe du module à l'abri, puis à la surface par un sas placé de manière non conventionnelle au plafond du module. Cela facilite la construction du bouclier contre les radiations et simplifie la conception générale.
La colonisation de la Lune nous apportera de nombreux avantages. Elle deviendra un tremplin pour l'exploration du système solaire. Les découvertes et les technologies développées lors de la construction de la base sur la Lune nous seront également utiles sur Terre.
L'objectif de notre abri est de disposer d'une base sur la Lune autour de laquelle d'autres colonies pourront être construites. Toutes les technologies nécessaires à la construction d'autres modules y seront testées.
À l'avenir, nous prévoyons d'utiliser la base principalement à des fins scientifiques et techniques. Les technologies pour le voyage vers Mars y seront développées. Grâce à l'ISRU, nous pourrons construire des sondes entières sur la Lune et les envoyer dans le système solaire. Nous pouvons travailler sur de nouveaux systèmes de survie avancés ou faire de l'astronomie dans l'infrarouge. L'utilisation commerciale sera également importante, ce qui assurera le financement de la base à l'avenir.
L'abri est conçu pour un maximum de cinq jours d'obscurité, de sorte que les options d'emplacement de la base sont en fait très limitées à quelques zones du pôle Sud, à savoir le bord du cratère Shackleton. S'il restait dans l'obscurité pendant plus de cinq jours, il gèlerait. Avec ses 18 mètres de haut, le panneau solaire sera éclairé encore plus longtemps que le reste de la base.
L'éclairage est le seul critère limitant l'emplacement de l'abri lui-même, mais il faut envisager d'autres développements qui nécessiteront un accès à la glace d'eau dans des régions ombragées en permanence. Heureusement, le bord du cratère de Shackleton répond également à ce critère.
L'abri sera entièrement acheminé depuis la Terre. Il sera lancé à l'aide d'Ariane 6 + EL3, ou plutôt Ariane NEXT + EL3 (ou un successeur d'EL3). Après le lancement et le survol de la Lune, l'EL3 atterrira avec l'abri et sera ensuite déchargé de l'EL3. Nous n'avons pas encore conçu le mécanisme exact de déchargement de l'abri, car nous ne savons pas à quoi ressemblera exactement l'EL3.
La seule chose utilisée pour "construire" l'abri sera le régolithe lunaire, qui servira de bouclier contre les radiations. Au final, 16 sacs de régolithe seront placés autour de l'abri, offrant ainsi une protection contre les radiations de 0,5 mètre. Les sacs seront remplis à l'aide de l'excavateur RASSOR. Elle déplace jusqu'à 700 kg de régolithe par jour. Chaque sac contient 1200 kg de régolithe. Au cours de la première mission, seuls quatre sacs situés autour des dortoirs seront remplis, ce qui prendra 7 jours. RASSOR collecte toujours le régolithe, puis remonte la rampe jusqu'au sommet des sacs, où il déverse le régolithe. L'équipage devra déplacer la rampe après le remplissage de chaque sac. Le reste se fera en mode autonome.
En ce qui concerne la construction de l'abri, nous utilisons principalement un composite de carbone léger mais solide, ce qui nous a permis de réduire le poids total.
À l'avenir, les sacs ne serviront plus à protéger contre les radiations, mais à imprimer en 3D à partir du régolithe. Ils pourront servir à fabriquer des garages pour les rovers et à créer des protections pour les habitats gonflables.
Sur la Lune, on rencontre plusieurs types de rayonnements, à savoir le GCR, le SPE et le rayonnement secondaire créé après l'interaction du GCR ou du SPE avec les matériaux. Compte tenu de la courte durée de la mission (14 jours), la dose reçue du GCR est acceptable (comme nous le savons grâce à Apollo). Le problème se poserait si l'équipage à l'intérieur était touché par le SPE. Bien que la probabilité soit faible, cela pourrait avoir des conséquences fatales. C'est pourquoi, au cours de la première mission, un blindage de 0,5 m de régolithe sera ajouté autour des quartiers de l'équipage et sera complété autour de l'ensemble de l'abri au cours des missions suivantes. Cela suffira à protéger contre les petites tempêtes solaires. Au fur et à mesure que les missions se prolongeront, il faudra ajouter un blindage supplémentaire contre les grandes tempêtes.
Les micrométéorites sont moins fréquentes dans l'espace lunaire et les débris orbitaux n'y sont pas du tout présents, de sorte que 3 mm de composite de carbone et de MLI les arrêteront. L'ajout d'un blindage contre le régolithe augmente encore la sécurité.
Un porche sert de protection contre la poussière. Son intérieur sera semi-propre et servira, entre autres, de lieu de stockage pour les objets qui ne se trouvent pas dans le module. Les astronautes se nettoient soigneusement avant d'entrer dans le porche. La poussière qui pénètre à l'intérieur est filtrée par un système de revitalisation de l'atmosphère, plus précisément par un filtre situé dans chaque réservoir d'hydroxyde de lithium. La sortie du système de revitalisation de l'atmosphère se trouve dans les quartiers de l'équipage.
Un autre aspect est l'environnement thermique. Pendant le séjour de l'équipage dans les lumières, les systèmes de l'abri disposeront d'une puissance d'entrée de 8 kW qui devra être diffusée. Nous utiliserons un radiateur de 10 m de long pour diffuser la chaleur excédentaire. Pendant les cinq jours d'obscurité, lorsque l'équipage n'est pas présent, la couverture perd 48 kWh, qui doivent être fournis par des batteries lithium-ion pour empêcher les systèmes de geler.
L'air pur est fourni par le système de contrôle de l'atmosphère. L'oxygène est fourni par des réservoirs sous pression de 40 MPa. 23 kg d'oxygène sont nécessaires pour la mission, avec une réserve de 35 kg d'oxygène dans les réservoirs. L'oxygène est dosé dans la section de revitalisation de l'air de manière à ce que la concentration dans l'atmosphère soit de 21%. Le CO2 est éliminé à l'aide de LiOH. L'équipage produit 29 kg de CO2 par mission, pour lesquels 32 kg de LiOH sont nécessaires pour le capter, après ajout d'une réserve de 48 kg.
L'azote devra être complété en raison des fuites du sas 10% par cycle. Il y aura une réserve de 20 kg dans le couvercle.
La nourriture est importée de la Terre. Trois repas sont préparés chaque jour, soit un total de 84 repas par mission. Chaque repas pèse 0,8 kg.
L'eau est le seul produit recyclé. Chaque membre d'équipage consomme 4,4 kg d'eau par jour. La quantité d'eau produite est supérieure à celle consommée, car elle se forme lors de la réaction du LiOH avec le CO2 et pendant la respiration. 8,8 kg d'eau propre sont nécessaires par jour et 12,7 kg sont produits. L'eau qui sera nettoyée provient des toilettes (urine) ou de l'échangeur de chaleur (condensat atmosphérique). Le condensat a une concentration de substances suffisamment faible pour pouvoir être nettoyé directement par osmose directe. L'urine est d'abord distillée sous vide. Ce qui reste après l'osmose directe est à nouveau nettoyé par distillation sous vide. L'efficacité du système est supérieure à 80%, de sorte que la quantité d'eau produite est toujours supérieure à la quantité d'eau consommée.
La puissance des systèmes de base est de 8 kW, soit la moitié de ce que peut fournir l'IROSA. En gravité partielle, il ne peut pas être utilisé sans modification, mais sert de référence.
Les déchets sur la Lune sont délicats, car nous ne pouvons pas les laisser brûler dans l'atmosphère comme c'est le cas pour l'ISS. Il est également plus coûteux d'amener des objets sur la Lune, il faut donc les traiter judicieusement. L'équipage produit environ 20 kg de déchets d'un volume de 0,2 m3 par mission. Bien que l'abri actuel ne permette pas de les recycler, nous les stockons dans des conteneurs et les entreposons dans le porche en vue d'une utilisation ultérieure. Les déchets sont principalement constitués d'emballages en papier et en plastique, ou de restes de nourriture, dont on peut tirer du carbone, rare sur la Lune. Nous pouvons utiliser du plastique qui peut ensuite être recyclé et utilisé pour l'impression 3D. De même, les déchets solides des toilettes sont stockés, ce qui sera utile pour faire pousser des plantes à l'avenir. L'urine est recyclée en eau potable.
Nous utiliserons la constellation du clair de lune pour la communication, par laquelle les données de l'abri seront principalement envoyées. Malgré cela, le bouclier aura la capacité de communiquer directement avec la Terre dans un mode limité. Nous utiliserons également le clair de lune pour déterminer la position. Il sera toujours possible pour un astronaute ou un rover de communiquer directement avec l'abri, mais le choix de base est le clair de lune, notamment parce que l'horizon à hauteur d'homme n'est qu'à 2,4 km sur la Lune.
Comme indiqué au début, l'objectif principal de cet abri est de disposer d'une base autour de laquelle construire plus loin, et l'équipement scientifique est donc plutôt minimaliste. Les principaux domaines d'intérêt sont donc la géologie et les possibilités d'utilisation des ressources locales. Les connaissances acquises seront utilisées pour la suite de l'installation.
L'abri abrite un laboratoire doté d'une boîte à gants permettant d'examiner des échantillons de surface et de les préparer pour d'autres expériences. La boîte à gants comprend un microscope à fluorescence pour étudier les échantillons. La boîte à gants est conçue de manière à ce que les échantillons n'entrent pas du tout en contact avec l'intérieur de l'abri. Une autre partie du laboratoire est la chambre de croissance, où l'on étudie la culture de plantes dans l'environnement lunaire. Par exemple, la culture dans le régolithe peut être étudiée. Le laboratoire dispose également d'un petit four et d'une presse, qui seront utilisés pour tester le frittage du régolithe dans différentes conditions et sa résistance ultérieure. Cela fournira des données précieuses qui pourront être utilisées pour le développement de l'impression 3D à partir du régolithe.
Les outils conçus pour l'EVA comprennent des marteaux, des pinces, des tamis, des carottiers et d'autres équipements d'exploration géologique. Des spectromètres pour l'analyse rapide des roches seront également disponibles. Des instruments destinés à mesurer la météo spatiale ou les impacts de micrométéorites peuvent être installés à l'extérieur de la base.
Dans le futur, des appareils médicaux, d'autres instruments pour l'étude des roches tels que le microscope électronique, et des instruments pour l'étude de la physique et de la chimie en gravité partielle seront ajoutés. Plus tard, l'astronomie commencera à être pratiquée sur notre base.
La formation portera principalement sur l'apprentissage des différents systèmes du refuge. Il est nécessaire d'apprendre comment se comporter en cas de dysfonctionnement et comment le réparer. Ensuite, les opérations individuelles seront formées. Les principaux objectifs de la première mission comprennent la création d'un bouclier contre les radiations à partir du régolithe, c'est pourquoi le travail à l'extérieur de la lune et le travail avec RASSOR seront pratiqués. Le dernier domaine d'entraînement sera la science. L'équipage doit suivre un cours de géologie approfondi (s'il n'y a pas de géologue à bord) afin de tirer le meilleur parti du temps limité consacré à la science. La formation peut également se dérouler dans les régions volcaniques de la Terre. Une partie de l'entraînement se fera également lors de vols paraboliques pour simuler une gravité réduite.
L'abri sera transporté jusqu'à la surface à l'aide du grand équarrisseur logistique européen, qui est lancé sur Ariane 6. Il est possible qu'Ariane NEXT soit disponible au moment où l'abri sera préparé. L'équipage quittera le sol à bord d'Orion, qui sera lancé par le SLS. Sur la Lune, il sera transféré sur le vaisseau HLS, qu'il utilisera ensuite pour atterrir. L'abri sera éloigné de plusieurs dizaines de kilomètres du Starship HLS et du camp de base Artemis afin d'augmenter le rayon d'action de l'exploration lunaire et de l'installation de l'homme sur la Lune. L'équipage se déplacera à l'aide d'un rover hermétique (en cas d'urgence, également non hermétique). À la fin de la mission, l'équipage retournera au camp de base Artemis à l'aide du rover et reviendra sur Terre à l'aide du vaisseau HLS et d'Orion.
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