Team: Moon Gag

Catégorie : 2e place - États membres de l'ESA 2ème place - Etats membres de l'ESA Barcelone - Espagne  I.E.A. Oriol Martorell

Description du projet

2.1.a. Vous êtes sur le point de vous poser sur la Lune. Vous devez prendre certaines décisions concernant l'emplacement de votre colonie. Où placeriez-vous votre abri sur la surface de la Lune ?
Près des pôles lunaires

2.1.b. Expliquez votre choix à la question 2.1.
Nous pensons que la meilleure localisation du site doit prendre en compte 4 aspects principaux : - la quantité d'énergie et sa répartition dans le temps ; - la visibilité avec la Terre pour les communications radio ; - les variations de température en surface ; - les ressources naturelles pour la survie de l'homme. En analysant tous ces aspects, notre choix se porte sur la proximité des pôles. En termes d'énergie, les endroits polaires comme le cratère Shakelton (pôle sud) ou le cratère Philolaus (pôle nord) bénéficieront de la lumière du Soleil pendant environ 80% du temps (à l'équateur, nous aurions 14 jours de lumière suivis de 14 jours d'obscurité, avec le risque de manquer d'énergie). Ces deux cratères ont une visibilité de 100% et la communication avec la Terre pourrait donc être établie pendant 100%. L'un des objectifs de l'établissement d'un Moon camp est l'observation de l'Univers et du Cosmos (voir section 5.1). Ces observatoires seront situés sur la face cachée de la Lune (pas de communication directe avec la Terre), mais nous établirons des liens de communication entre les observatoires et le camp de base, et du camp de base vers la Terre. En ce qui concerne la régulation de la température, nous proposons de construire le camp lunaire sous terre (voir section 2.2). Les satellites ont découvert des tubes de lave, qui offrent une protection contre les rayons cosmiques et les météorites, et qui permettraient d'éviter de nombreux travaux de creusement. Les tubes de lave que l'on trouve principalement autour des pôles ont une température très stable (de -40 à -20). De plus, de l'eau (à l'état solide, de la glace) y a été trouvée. L'eau glacée est assez profonde, mais les tubes de lave le sont aussi.

2.2.a. Où construiriez-vous l'abri : en surface ou sous terre ?
Sous terre

2.2.b. Expliquez votre choix à la question 2.2.
Nous pensons que la construction d'un abri souterrain est très avantageuse pour deux raisons principales : - protection contre les radiations cosmiques et les météorites ; - stabilité de la température. Creuser sur la lune ne serait pas une tâche facile, car nous devrions faire venir les engins de creusement de la Terre. Cependant, des tubes de lave ont été détectés sur la lune par des satellites artificiels. Les tubes de lave peuvent être très longs (des centaines de kilomètres) et très larges (de cent mètres à un kilomètre). La température à l'intérieur est très stable, contrairement aux températures extérieures qui varient entre -176 et +250 degrés (selon l'endroit : pôles ou équateur). Elles avoisinent les -40 degrés, ce qui est une température que les êtres humains peuvent supporter, avec beaucoup de vêtements chauds, et avec des bâtiments bien préparés dotés de chauffages normaux. Nous proposons de construire l'abri dans l'un de ces tubes de lave. Nous serions ainsi très bien protégés des radiations cosmiques et des météorites, la température serait beaucoup plus stable et se situerait dans une fourchette "pas trop mauvaise", et nous pourrions éviter un énorme travail de creusement. L'un des objectifs de la visite de la lune est l'observation de l'univers et du cosmos. L'observatoire serait situé sur la face cachée de la Lune, de sorte qu'il n'y ait pas d'interférences avec la Terre. L'inconvénient est qu'il n'aura pas de communication directe avec la Terre. Notre observatoire sera donc relié au camp de base par des liaisons radio et des répéteurs. Et c'est le camp de base qui sera en communication directe avec la Terre.

3.1. Quelle sera la taille de votre camp lunaire ?
Un très grand camp lunaire est une dépense d'énergie pour la production d'oxygène, la stabilisation de la température, l'utilisation de matériaux, etc. En outre, le camp lunaire accueillera des personnes plus longtemps que l'ISS. En outre, le camp lunaire accueillera les astronautes plus longtemps que l'ISS. Nous prévoyons donc une taille de camp lunaire confortable pour les astronautes. Les dimensions des différentes parties du MoonCamp prévu sont indiquées dans le modèle 3D à l'échelle de Tinkercad. Le camp dans son ensemble peut accueillir les différentes parties. Il s'agit des éléments suivants - à la surface : - deux entrées (section 3.5) ; - les panneaux solaires ; - une grande serre ; - en sous-sol : - la salle de contrôle et de commande, y compris le stockage et la consommation d'énergie (batteries) ; - les tubes/ascenseurs reliant l'extérieur ; - les zones de vie, comprenant : o les zones de travail (laboratoires, bureaux, tests de végétation), o les zones "récréatives" (saloon, cuisine, salle de sport, et récréation) o la nurserie o les zones de couchage. Le MoonCamp construit est une solution modulaire qui peut facilement être agrandie à tout moment avec l'arrivée d'un nouveau groupe d'astronautes.

3.2.a. Combien de personnes votre camp lunaire pourra-t-il accueillir ?
Autre

3.2.b. Expliquez votre choix à la question 3.2.
Notre proposition est de ne pas avoir une grande équipe, parce que c'est coûteux, mais de ne pas avoir une équipe trop courte non plus, parce qu'il y a plusieurs compétences à couvrir. Nous commencerions avec une équipe de 5 à 6 astronautes. Ils devraient comprendre un ou deux médecins, trois astronautes expérimentés dans le domaine scientifique et technique et un dans le domaine de l'agronomie, afin de couvrir tous les besoins du camp. De cette manière, ils seront en sécurité face à toute adversité. De plus, il faut savoir que le voyage vers la Lune dure quelques jours et que l'équipe doit donc être autosuffisante. Nous pensons que la présence d'un médecin dans le camp lunaire est importante, même si tant qu'ils ont un contact direct avec la Terre, il y a des moyens de fournir les résultats des tests médicaux à la Terre pour qu'ils soient diagnostiqués et que la Terre puisse prescrire le médicament ou la procédure. Il est également important d'avoir des personnes qualifiées dans les domaines techniques et scientifiques pour le travail quotidien de planification, de conception, de construction (avec l'aide de robots évidemment), de réparation du camp, de réalisation d'expériences scientifiques, etc. En même temps, l'eau et la nourriture sont des questions importantes dont il faut s'occuper pendant le séjour sur la Lune. C'est pourquoi nous pensons qu'il est important d'inclure un ingénieur agronome (ou un biologiste ou un expert en agronomie). Notez que nous construisons un camp lunaire modulaire, de telle sorte qu'à l'avenir, il pourra être facilement agrandi pour permettre à un plus grand nombre de personnes de vivre sur la Lune.

3.3.a. Quelles ressources locales de Moon utiliseriez-vous ?
-Glace d'eau
-Régolithe (sol lunaire)
-Lumière du soleil

3.3.b. Expliquez votre choix à la question 3.3.
La lumière du soleil serait captée par des panneaux solaires et stockée dans des batteries comme principale source d'énergie. L'électricité serait utilisée pour l'ensemble des équipements, des éclairages ou des processus nécessitant de l'énergie. L'utilisation du régolithe est essentielle car il contient plus de 40% d'oxygène gazeux. Il contient également plus de 20% de silicium et 10% de fer, matériaux nécessaires à la construction avec des imprimantes 3D. Le calcium, l'aluminium et le magnésium sont également présents dans le régolithe et pourraient être utilisés. L'oxygène gazeux pourrait être extrait du régolithe par des moyens physiques/chimiques et liquéfié à l'aide d'alambics afin de le conserver facilement dans des réservoirs. La température de condensation de l'oxygène étant de -182,95oC sous pression normale, l'oxygène liquide lui-même, à une pression plus élevée, peut être utilisé pour refroidir davantage d'oxygène. L'oxygène stocké à température ambiante se transforme en gaz. Pour la première itération, l'oxygène liquide serait apporté de la Terre ou serait obtenu en refroidissant l'oxygène avec de l'électricité provenant de panneaux solaires. Grâce à l'ISS, nous savons qu'une grande quantité d'eau peut être réutilisée à l'aide d'un système de recyclage. N'étant pas 100% efficace, une partie de l'eau lunaire présente dans le sous-sol serait également utilisée. L'une des raisons pour lesquelles nous avons choisi les pôles de la lune est que l'eau s'y trouve à l'état solide. Notre projet doit être durable, il ne s'agit pas d'extraire régulièrement de l'eau et de l'oxygène pour maintenir l'équilibre de la lune. Nous disposerons d'autres sources d'approvisionnement en eau et en oxygène : un système de recyclage de l'eau et des algues spirulines capables de produire suffisamment d'oxygène pour un être humain dans une pièce de 8 mètres carrés.

3.4. Expliquez comment vous comptez construire votre projet sur la Lune. Vous devez inclure des informations sur les matériaux et les techniques de construction que vous prévoyez d'utiliser. Soulignez les caractéristiques uniques de votre projet.
Tout d'abord, des robots seront envoyés sur la Lune pour trouver la localisation optimale où commencer la construction de la base. Une fois la structure de base de l'abri achevée, un vaisseau spatial avec équipage sera envoyé avec un module habitable pour poursuivre la construction. Les zones souterraines habitables seront construites en premier lieu à l'aide de modules pré-construits envoyés de la Terre. Une fois terminé, le premier module habitable servira d'abri d'urgence. Plus tard, le reste du projet sera construit. Une fois le projet de construction achevé, des robots seront envoyés sur la face cachée de la lune afin de choisir l'emplacement approprié pour l'observatoire. Des répéteurs seront installés pour envoyer à la base les signaux audio et vidéo enregistrés par les télescopes. La base sera composée de deux zones principales, l'intérieur et l'extérieur : À l'extérieur, il y aura l'entrée, les panneaux solaires et les antennes de communication, ainsi que l'observatoire. Bien que l'observatoire soit situé plus loin de la base, sur la face cachée de la lune, des répéteurs le relient au MoonCamp. L'intérieur est composé de différents modules. Deux entrées différentes seraient construites par mesure de sécurité. Il y aurait également une serre avec plusieurs plantes pour fournir de l'oxygène et nourrir les astronautes avec une alimentation variée et équilibrée. Des tuyaux relieront la serre à un réservoir où l'oxygène sera stocké et utilisé dans les modules en fonction des besoins. Les batteries, le réservoir d'eau, relié au système de recyclage de l'eau, et une imprimante 3D géante pour fabriquer les pièces nécessaires sont également prévus.

3.5. Décrivez et expliquez la conception de l'entrée de votre camp lunaire.
L'entrée est un élément important de la conception. L'entrée doit isoler l'extérieur de l'intérieur de Moon Camp, en termes de température, de composition de l'air (oxygène) et de pression atmosphérique. C'est tellement important que nous proposons une redondance pour des raisons de sécurité. En même temps, elle doit être bien protégée contre les météorites. Nous proposons une chambre forte à l'extrémité extérieure de la chaîne d'entrée. La chambre forte sera soumise à des conditions extérieures. Elle protégera un ascenseur qui sera situé à l'intérieur de la voûte. L'ascenseur servira de premier étage de décompression, principalement redondant et pour des raisons de sécurité. Il ne sera pas utilisé dans des conditions normales. L'astronaute entrera dans l'ascenseur entièrement équipé comme il le serait à l'extérieur. L'ascenseur descendra jusqu'à l'intérieur du camp, à travers un long tube qui peut atteindre quelques centaines de mètres en fonction de la profondeur du tube de lave. Une fois dans le tube de lave, il y aura une chambre de décompression complète, où l'astronaute sera entièrement habillé ou déshabillé avec la robe d'astronaute. C'est cette chambre qui sera adaptée aux conditions intérieures ou extérieures (selon que l'astronaute y entre ou en sort). Pour des raisons de sécurité, compte tenu des conditions extrêmes qui règnent sur la Lune et de la profondeur des tubes de lave, il doit y avoir deux entrées entièrement préparées. Si l'une des entrées est endommagée, les astronautes pourront utiliser la seconde.

3.6. Expliquez comment le camp lunaire assure la protection des astronautes.
La construction des modules sous terre permet de protéger les astronautes contre les radiations. Les radiations peuvent entraîner la stérilité ou le cancer, c'est pourquoi le sous-sol offre une protection élevée. Il protège également contre les conditions extrêmes de température et de pression. La température à la surface est extrêmement variable (de -150C ou -160C à environ 250C, bien qu'elle soit un peu plus constante aux pôles qu'à l'équateur), mais à 100 mètres sous terre, elle est beaucoup plus stable. On a constaté qu'à l'intérieur des tubes de lave, la température se situe entre -10oC et -40oC. Un système de chauffage permettrait d'atteindre une température confortable sans consommer beaucoup d'énergie. Une autre question importante est celle de la pression. Les conditions de pression proches du vide qui règnent sur la Lune ne permettraient pas à un être humain de vivre plus de 8 secondes. Nos veines exploseraient en 8 secondes environ. La pression doit donc être régulée pour atteindre la pression équivalente à celle de l'atmosphère terrestre. En étant à l'intérieur du camp lunaire, nous serons également protégés des éventuels impacts de météorites, qui sont assez fréquents.

3.7. Décrivez l'emplacement et la disposition des zones de repos et de travail.
Nous avons conçu une structure modulaire pour 6 personnes, reproductible autant de fois que nécessaire. La zone de travail se trouve au rez-de-chaussée (ou au premier étage), le plus grand, et comprend :

- Zone de contrôle et de commande : centre de communication avec la Terre, y compris la commande des antennes de surface qui ont un lien direct avec le contrôle terrestre ; contrôle des différentes parties et systèmes du camp lunaire (recyclage de l'eau, batteries, réservoirs d'oxygène, etc.

- Laboratoire : où nous réaliserons les différentes expériences scientifiques, y compris le laboratoire de croissance des aliments, et où nous traiterons les données acquises ;

- Un entrepôt pour le stockage, afin de conserver une grande quantité de fournitures susceptibles d'assurer un long séjour dans le camp lunaire. Le deuxième étage comprendra un gymnase, un salon, une cuisine et une pouponnière (qui pourrait comprendre une salle d'opération robotisée à l'avenir). Des armoires seront utilisées pour stocker les objets légers, afin d'éviter qu'ils ne flottent en raison de la faible gravité. Des bandes velcro, comme dans l'ISS, seraient également utilisées. La zone de repos se trouverait au troisième étage, avec des chambres à coucher (une pour chaque astronaute, car nous prévoyons de longs séjours sur la Lune) et deux salles de bains.

4.1. Décrivez quelle sera la source d'énergie de l'abri.
La principale source d'énergie serait l'énergie solaire. L'une des principales raisons d'être situé aux pôles de la Lune est précisément l'énergie solaire (voir section 2.1). Les pôles lunaires bénéficient d'un ensoleillement compris entre 80 et 100%, en fonction de la latitude et de l'altitude du point exact sur la Lune. C'est l'un des principaux avantages d'être situé aux pôles. Nous couvrirons l'extérieur du Moon Camp avec des panneaux solaires. Le nombre de panneaux solaires dépendra du nombre de personnes présentes dans le camp. Comme mentionné dans la section 3.2, nous commencerons avec un groupe de 5 ou 6 astronautes. L'ensemble de la structure du camp sera modulaire, de même que les panneaux solaires, car le nombre de panneaux solaires peut être adapté en fonction du nombre de personnes dans le camp. Les panneaux seront contrôlés depuis la salle de contrôle située à l'intérieur du camp, afin qu'ils puissent être orientés vers le soleil en permanence (comme les tournesols) et collecter autant d'énergie que possible. Les batteries seront placées sous terre, dans les tubes de lave. Les batteries ont tendance à être très grandes, mais il n'y a pas de problème d'espace car les tubes de lave sont très larges et très longs. Les batteries seront également placées dans une pièce pour des raisons de température.

4.2. Décrivez d'où viendra l'eau.
Grâce à l'ISS, nous savons qu'une grande quantité d'eau (~97%) peut être réutilisée à l'aide d'un système de recyclage. Cependant, ce système n'est pas efficace à 100%, de sorte qu'une partie de l'eau de la Lune, présente dans le sous-sol, serait également nécessaire. L'une des raisons pour lesquelles nous avons choisi les pôles de la Lune est la présence d'eau à l'état solide, la glace (expliquée dans la section 2.1). Nous placerons un réservoir d'eau près des batteries et à côté du réservoir du système de recyclage de l'eau. Cependant, comme nous l'avons mentionné dans les différentes sections, nous voulons construire un projet durable, c'est pourquoi nous utiliserons l'eau de la Lune aussi peu que possible. Nous ne pouvons pas extraire de l'eau de façon régulière sans avoir un impact sur l'équilibre de la Lune. Par conséquent, il est fondamental de mettre en place un système de recyclage de l'eau en premier lieu, ainsi qu'une source d'approvisionnement en eau alternative. Nous devrions probablement faire venir de l'eau de la Terre à chaque fois qu'un vaisseau spatial en provenance de la Terre apporterait également des pieds et des provisions (matériel, etc.).

4.3. Décrivez ce qui sera la source de nourriture.
Dans le cadre du projet d'autosuffisance, nous pensons que la principale source de nourriture devrait provenir de la chambre de croissance alimentaire construite dans le Moon Camp. Le principal type d'aliment cultivé dans la chambre de croissance sera les légumes (bien que l'on puisse également penser aux insectes). La viande strictement nécessaire (en cas de manque de protéines provenant des plantes qui pourraient pousser) devra être apportée de la Terre. De la Terre, nous devrons apporter les graines ou peut-être même les semis pour nous assurer qu'ils poussent et grandissent plus vite. La chambre de croissance alimentaire sera située près de la surface. La raison en est qu'il faut essayer d'utiliser la lumière directe du soleil autant que possible. Elle sera dotée d'une voûte inversée et transparente pour recueillir la lumière du soleil. Cependant, elle disposera également d'un couvercle à la surface de la Lune, en cas de présence de météorites.

5.1. Qu'aimeriez-vous étudier sur la Lune ?
Nous aimerions utiliser la Lune aux fins suivantes :

- L'observation de l'univers et du cosmos depuis la face cachée de la Lune. La face cachée de la Lune est un endroit idéal pour l'observation du cosmos grâce à l'absence de contamination lumineuse et à l'absence d'atmosphère, par rapport aux observations effectuées depuis la Terre.

- Expériences scientifiques : Un certain nombre d'expériences peuvent être menées sur la Lune (tout comme dans l'ISS), en raison des conditions différentes de celles de la Terre, comme une gravité beaucoup plus faible. Nous pourrions faire des expériences sur des corps humains (une autre raison pour laquelle il est intéressant d'avoir un médecin dans l'équipe), ou sur des plantes.

- Plate-forme pour les voyages extra-planétaires : La Lune est un tremplin idéal pour l'exploration d'autres planètes du système solaire, comme par exemple Mart. La gravité n'étant qu'un sixième de celle de la Terre, des engins spatiaux de plus grande taille pourraient facilement être lancés depuis la Lune, tout en consommant moins d'énergie. Des recherches sont déjà en cours pour pouvoir effectuer des lancements à l'aide de la propulsion électrique, et certains tests ont déjà été effectués.

- Tourisme : à l'avenir, la Lune pourrait être utilisée comme lieu touristique. L'ISS est déjà en cours de préparation en vue d'accueillir des touristes à son bord. De la même manière, la Lune pourrait également devenir un lieu touristique que l'on pourrait visiter pour le plaisir. Les touristes devraient cependant être préalablement soumis à une formation approfondie, et ils devraient être très respectueux du travail effectué dans le camp lunaire pendant leur visite. Il faut souligner que ces vacances coûteraient très cher !

Les projets sont créés par les équipes et elles assument l'entière responsabilité du contenu partagé.