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.
École nationale supérieure d'informatique Tudor Vianu Bucarest-District 1 Roumanie 17 6 / 2 Anglais
Logiciel de conception 3D : Blender
Le projet Selene représente une étape importante dans l'évolution de l'ingénierie astronautique moderne en visant à établir la première colonie spatiale habitée sur la Lune. L'objectif principal de ce projet en trois phases est de créer un habitat lunaire autonome axé sur la recherche scientifique. Le cratère Shackleton, au pôle sud de la Lune, a été choisi comme emplacement idéal pour le Moon camp, compte tenu de l'abondance des ressources, de la couverture des radiations, de la sécurité des habitants, de la qualité de vie et de la valeur scientifique.
Pour protéger les astronautes de l'environnement lunaire hostile, le Moon camp sera construit en surface en utilisant du régolithe coulé comme barrière naturelle contre les micrométéorites et comme isolant contre les fluctuations de température. Pour assurer une protection contre les rayonnements élevés, le projet prévoit une salle spéciale renforcée par des parois d'aluminium plus épaisses. Pour prévenir les effets nocifs du régolithe sur les humains et les équipements, des combinaisons spatiales spéciales et des systèmes de nettoyage seront utilisés.
Le Moon camp permettra aux astronautes d'avoir un accès durable aux ressources essentielles telles que l'eau, la nourriture, l'air et l'électricité. L'eau sera obtenue par extraction de glace d'eau des pôles et par osmose inverse, tandis que les aliments frais seront produits en combinant l'hydroponie et la croissance de plantes dans le régolithe lunaire.
Du point de vue de notre équipe, un camp lunaire représente un point de départ dans l'évolution astronautique moderne. L'objectif final du projet Selene est la colonisation de l'habitat lunaire. Cependant, pour atteindre notre objectif, le camp lunaire devait être structuré en trois étapes principales.
En raison des coûts de transport élevés et des objectifs de recherche, la première phase du projet Selene consistera uniquement à fournir le strict nécessaire aux premiers colons, qui seront des professionnels chargés de mener des recherches. Au cours de cette phase, les ingénieurs et les scientifiques cartographieront et inspecteront rigoureusement le territoire lunaire afin d'assurer l'expansion future de notre Moon camp.
La phase 2 consiste en l'agrandissement de notre base et l'assurance du développement global pour les futurs habitants, tandis que la phase 3 concerne l'arrivée des colons terriens. A l'issue de cette étape, le projet Séléné deviendra une colonie touristique et commerciale, tout en conservant sa vocation scientifique initiale.
Après une étude approfondie de l'environnement lunaire, il a été déterminé que l'emplacement le plus prometteur est de loin le cratère de Shackleton, situé au pôle Sud. Pour prendre cette décision, nous avons dû analyser un certain nombre de facteurs concluants tels que les ressources, la couverture des radiations, la sécurité et la qualité de vie des habitants, ainsi que l'importance scientifique. Le cratère de Shackleton a dépassé de loin nos attentes dans chacune des catégories énumérées précédemment, ce qui nous laisse enthousiastes quant à ce que le projet Séléné peut réaliser s'il est placé ici.
Le bord du cratère reçoit la lumière du soleil presque toute l'année, ce qui fournit à notre Moon camp une énergie solaire constante. De plus, en raison de l'ombre qui règne à l'intérieur de Shackleton, de la glace s'est accumulée au fond du cratère, ce qui est crucial. Par électrolyse, une molécule d'eau peut être séparée en oxygène et en hydrogène. L'hydrogène obtenu peut être utilisé comme carburant, tandis que l'oxygène est essentiel pour les résidents. En outre, les parois offrent une protection contre les radiations et la poussière lunaire, qui sont toutes deux mortelles.
La planification et la construction du camp lunaire seront la partie la plus coûteuse en temps et en ressources de l'ensemble du projet Selene. Il est donc de la plus haute importance que l'infrastructure lunaire permette l'extraction locale de matériaux et une transition sereine vers la fabrication de quantités de base avec une autonomie presque totale par rapport à la Terre. L'un des aspects les plus préoccupants de la construction sera le maintien de l'étanchéité à l'intérieur des habitats.
Cependant, une nouvelle forme de béton à partir du régolithe riche en soufre pourrait facilement être créée, à l'exception de l'eau obligatoire qui sera très rare. Une autre forme de géotextile à texture mousseuse sera nécessaire pour sceller les chambres et créer un environnement étanche à l'air. En complément de ces matériaux, on utilisera du régolithe coulé, un matériau remarquablement similaire au basalte coulé sur Terre. Ce matériau est obtenu en faisant fondre le régolithe dans un moule qui est lentement refroidi pour permettre la formation d'une structure cristalline, un processus qui est grandement facilité par la faible gravité de la Lune. Les avantages de ce matériau sont ses propriétés de compression élevée et de traction modérée, ce qui permet aux éléments de construction d'avoir une résistance à la compression et à la traction jusqu'à dix fois supérieure à celle du béton terrestre.
Par conséquent, les premières étapes de la construction tireront parti de matériaux essentiellement terrestres, en mettant en place l'infrastructure nécessaire à la coulée du régolithe, un matériau très résistant à l'érosion et constituant un bouclier idéal contre les micrométéorites et les radiations.
Notre camp lunaire devra protéger les astronautes contre les nombreuses menaces de l'environnement lunaire : radiations, micrométéorites, fluctuations de température élevées et poussière lunaire.
En construisant notre base en surface, nous utiliserons le régolithe de béton comme bouclier naturel contre les micrométéorites. Même à une faible profondeur d'environ 1 mètre, le béton lunaire peut absorber la plupart des rayons cosmiques ainsi que les particules solaires de faible énergie, ce qui réduira considérablement la quantité de matériaux nécessaires à la protection contre les radiations et donc le coût de notre installation. Néanmoins, afin d'assurer la sécurité des astronautes lors d'événements à fortes radiations, tels que les tempêtes solaires, une pièce dédiée renforcée par des murs en aluminium plus épais fournira un abri plus adéquat. De plus, grâce à ses remarquables propriétés thermiques, le régolithe coulé fournira également une première couche d'isolation réduisant l'énergie nécessaire pour maintenir des températures constantes à l'intérieur de l'habitat malgré les centaines de degrés de variation de température à l'extérieur.
Enfin, en raison de sa structure, composée de particules très fines et tranchantes, le régolithe est nocif à la fois pour les humains et les équipements, mais aussi notoirement difficile à nettoyer, comme l'ont montré les premières missions Apollo. Pour minimiser l'exposition à la poussière lunaire, nous utiliserons une combinaison de systèmes : Tout d'abord, des combinaisons spatiales spéciales seront utilisées, reliées directement aux sas, ce qui minimisera le contact des astronautes avec les surfaces contaminées. D'autre part, le nettoyage des résidus sera effectué par aspiration d'air, tandis que les particules en suspension dans l'air seront capturées par le système de filtrage de l'air. Une pression différentielle positive entre l'atmosphère de la colonie et les sas permettra également de réduire au maximum la quantité de poussière qui pénètre à l'intérieur de notre base lunaire. Deuxièmement, tous les échantillons de régolithe recueillis seront placés dans des compartiments scellés et analysés dans des boîtes à gants, sans jamais entrer en contact avec l'air pur de la base.
Grâce à l'équipement spécial requis en raison des températures élevées, les astronautes seront en mesure d'extraire la glace d'eau des pôles. En outre, nous produirons de l'eau potable saine en utilisant l'osmose inverse pour éliminer la plupart des contaminants de l'eau en la poussant sous pression à travers une membrane semi-perméable. Nous effectuerons ce processus deux fois par semaine et recueillerons l'eau restante dans un réservoir.
Notre idée de produire des aliments frais sur place implique une serre lunaire essentielle, où nous combinerons la culture hydroponique avec la culture de plantes dans le régolithe lunaire, fournissant ainsi à nos explorateurs de l'espace les nutriments dont ils ont tant besoin. Les astronautes fourniront du dioxyde de carbone en respirant et extrairont l'eau pour les plantes à partir de leur urine en utilisant le système de recyclage de l'eau. En ce qui concerne la culture hydroponique, nous avons réalisé une expérience analogue dans notre laboratoire de physique, en étudiant les effets de la relation symbiotique entre les légumineuses et les bactéries Rhizobia fixatrices d'azote sur la nodulation des plantes, en faisant varier des variables telles que : la couleur et l'intensité de la lumière, le champ magnétique et la teneur en Rhizobia.
Comme nous avons décidé de placer notre base près du bord du cratère Shackleton, au pôle Sud, nous bénéficierons d'un ensoleillement permanent. Nous allons ensuite stocker l'énergie solaire dans des piles à combustible, qui sont plus sûres et plus efficaces que les batteries habituelles. Ces piles permettront également de stocker de l'énergie supplémentaire qui sera utilisée lors des éclipses de lune, évitant ainsi le problème des éclipses de lune lorsque la Terre bloque entièrement la lumière du soleil.
Avant de quitter la Terre, nous allons fabriquer des "fournitures" contenant suffisamment d'oxygène pour les premiers jours sur la Lune. Ensuite, nous traiterons le régolithe riche en oxygène : une méthode expérimentalement éprouvée est l'électrolyse du sel fondu, qui consiste à mélanger le sol lunaire à des températures élevées avec du chlorure de calcium, puis, en faisant passer un courant à travers le mélange, l'oxygène se rassemble autour de l'anode où il est récolté.
Notre camp lunaire sera équipé d'un système spécial de gestion des déchets qui permettra d'éliminer tous les déchets produits par les astronautes. Tout d'abord, tous les déchets seront triés en déchets organiques et non organiques, et les déchets organiques seront recyclés en engrais pour être utilisés dans les jardins du camp. Par ailleurs, les déchets non organiques seront réduits en petites particules et placés dans des conteneurs hermétiques en vue de leur stockage. Pour éviter que les déchets ne contaminent l'environnement lunaire, les conteneurs seront placés dans une zone désignée, à l'écart du camp et de ses activités. Les conteneurs seront ensuite collectés par un véhicule robotisé et transportés vers un incinérateur situé dans une zone où les émissions ne nuiront pas à l'environnement. L'incinérateur sera également équipé d'un filtre pour s'assurer qu'aucune substance dangereuse n'est libérée.
Pour rester en contact avec la Terre et les autres bases lunaires, notre colonie s'appuiera sur un système avancé de communication par satellite. Ce système permettra une communication bidirectionnelle, ce qui nous permettra d'envoyer et de recevoir des messages. En outre, nous utiliserons une combinaison de radio à ondes courtes, de radio à haute fréquence, de communications par satellite et de communications par laser.
Pour les communications à longue distance, le camp utilisera une combinaison de signaux radio et laser pour envoyer des messages sur la surface lunaire, tandis que pour les communications à courte distance, nous utiliserons des signaux radio et satellite pour communiquer avec d'autres bases lunaires. L'équipage utilisera également des systèmes de transmission vocale, vidéo et de données à l'intérieur de la base, ainsi qu'une technologie de cryptage des données, afin de garantir la sécurité des communications.
En outre, le système sera conçu pour fonctionner dans divers environnements, y compris des températures extrêmes, une faible visibilité et de longues distances. Enfin, le système utilisera diverses antennes pour garantir que les signaux sont envoyés et reçus avec la plus grande précision possible.
Dans un premier temps, l'objectif de notre Moon Camp sera uniquement scientifique, les sujets analysés étant divisés comme suit : Géologie, faible gravité et biologie ; astronomie ; robotique et technologie. Pour maximiser l'efficacité, notre éblouissante équipe sera divisée en plus petits départements d'experts : Biologistes, astronomes, ingénieurs ou spécialistes de l'environnement.
Tout d'abord, l'un des principaux objectifs de notre base sera de combiner la géologie et la biologie, en étudiant la possibilité de faire pousser des plantes dans le régolithe lunaire. Néanmoins, notre serre comprend également l'expérience hydroponique, qui sera poussée plus loin en examinant comment les plantes évoluent dans l'environnement à faible gravité de la Lune, par rapport à nos lots de contrôle terrestres, comme expliqué dans la section sur l'alimentation.
Il va sans dire que la construction d'un habitat lunaire implique directement l'étude de la facette astronomique. Notre objectif est donc d'expliquer en détail l'origine et l'évolution de la Lune et de l'exploiter au maximum de son potentiel.
En tant que premier établissement humain permanent sur la Lune, l'un de ses principaux objectifs sera d'ouvrir la voie à la colonisation par l'humanité d'autres planètes de notre système solaire, en fournissant un banc d'essai précis pour les nouvelles technologies destinées à l'exploration et à la colonisation de nouveaux mondes. En outre, le développement de systèmes robotiques adaptés à l'environnement lunaire est crucial, car des rovers performants sont absolument nécessaires pour le transport sur la Lune.
En résumé, notre équipe motivée est appelée à faire des découvertes lunaires révolutionnaires dans divers domaines, car nous mettrons sans doute en œuvre un nombre croissant de programmes de recherche sur un large éventail de sujets scientifiques, dont certains n'ont jamais été étudiés auparavant. Par exemple, nous prévoyons d'approfondir d'autres sujets clés (physique, biochimie, écologie ou zoologie) ou même l'immunologie (évaluation de la transmissibilité de COVID-19 sur la Lune).
Pour garantir les capacités de l'équipage, de nombreux tests et programmes immersifs devront préparer les scientifiques à entretenir la toute première base sur la lune. La préparation sera donc similaire à l'entraînement à l'ISS, l'accent étant mis sur le contrôle autonome sans besoin de communiquer avec la Terre.
L'entraînement sur place comprendra des simulations de missions qui prépareront l'équipage aux difficultés qu'il est susceptible de rencontrer. En outre, les participants apprendront à gérer les ressources de la base lunaire et à développer et partager leur connaissance de la situation dans un environnement de mission complexe.
En outre, des cours sur le développement de meilleures compétences d'apprentissage actif, sur les protocoles de communication et sur la manière de préparer les appels de boucle de communication doivent être ajoutés au programme. Il serait également nécessaire de discuter des opérations liées à la passerelle, y compris un élément de téléopération requis et une mission de référence pour les sites d'atterrissage sur la surface lunaire et les traversées.
En outre, l'équipe devra se familiariser avec l'unité de mobilité extravéhiculaire d'exploration pour les astronautes. En outre, il y aura une simulation dans laquelle l'architecture opérationnelle intègre les opérations scientifiques et celles des rovers au sein d'une salle de contrôle qui doit permettre à l'équipage de contrôler à distance les rovers présents sur le site.
Par conséquent, notre équipage devra participer à un programme sur mesure de 3 semaines afin de se familiariser avec la manière dont Selene sera exploité et construit.
Afin d'explorer efficacement les vastes surfaces de la lune, le camp lunaire disposera de plusieurs types de véhicules. Ainsi, il y aura deux types de rovers autonomes : l'un conçu pour l'extraction et le transport de glace d'eau, l'autre pour la reconnaissance de nouveaux terrains. Pour les missions de longue durée, les astronautes utiliseront également un véhicule avec équipage. Celui-ci devra être équipé d'un module pressurisé capable d'accueillir jusqu'à trois personnes et d'être totalement autonome pendant plusieurs jours.
Le voyage vers et depuis la Terre s'effectuera en deux étapes : Tout d'abord, les astronautes quitteront la Terre à bord d'une fusée qui les conduira jusqu'à l'orbite lunaire. Ensuite, la capsule se rendra à la passerelle lunaire de la NASA, où l'équipage embarquera sur un atterrisseur afin d'arriver à la surface de la lune.
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