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Galleria Moon Camp Pioneers 2020-2021

In Moon Camp Pioneers la missione di ogni squadra consiste nel progettare in 3D un campo lunare completo utilizzando Fusion 360. Devono anche spiegare come utilizzeranno le risorse locali, proteggeranno gli astronauti dai pericoli dello spazio e descriveranno le strutture abitative e lavorative.

Squadra: I.E.S. LOS CASTILLOS

I.E.S. LOS CASTILLOS  ALCORCÓN (MADRID)    Spagna 16, 15

Visualizzatore esterno per progetto 3d

Descrizione del progetto

Il nostro Moon Camp è una base espandibile, progettata per essere ampliata quando l'equipaggio aumenta o gli ecosistemi in serra crescono. 

L'acqua è la risorsa critica per il nostro habitat umano, quindi il campo è stato allestito vicino a un piccolo cratere dove esiste del ghiaccio d'acqua a causa delle zone d'ombra permanenti al suo interno. Il ghiaccio d'acqua verrà estratto e trasformato in liquido da queste zone d'ombra mediante un processo di sublimazione controllata.

L'insediamento è suddiviso in diversi moduli, ognuno con un proprio scopo, design e materiali, che si basano su tre diverse strutture:

In primo luogo, una struttura pieghevole per la serra, che consente di modificarne meccanicamente le dimensioni per ospitare ecosistemi di dimensioni diverse.

In secondo luogo, habitat gonfiabili per gli alloggi, il magazzino, la sala da pranzo o la palestra che possono essere gonfiati in loco per adeguare il volume all'equipaggio.

Terzo, strutture rigide per il modulo di potenza, la piattaforma della navetta o i serbatoi di ossigeno.

Consideriamo la serra come l'unità centrale, una struttura pieghevole a tre cupole posta al centro, con tre ambienti diversi che forniscono ossigeno e anidride carbonica attraverso la fotosintesi delle piante, cibo tramite l'acquaponica e regolazione della temperatura globale. Questa unità centrale collega gli altri moduli attraverso passaggi pieghevoli.

L'energia è ottenuta attraverso pannelli solari distribuiti su una vasta area della superficie del campo; lo spazio riservato a questo obiettivo è piuttosto grande a causa dell'ampio angolo di incidenza dei raggi solari con la superficie, per cui i raggi solari sono poco energetici e sono necessari molti pannelli per produrre una quantità ragionevole di energia.

Un modulo di riciclaggio aiuta gli astronauti a ricavare acqua e azoto dalle loro urine e feci.

Dove volete costruire il vostro Moon Camp?

Il nostro Moon Camp si trova a nord del cratere Ibn Bajja, a circa 200 km dal polo sud, dove le temperature non sono così estreme a causa del maggiore angolo di incidenza dei raggi solari.

Il crinale di Ibn Bajja è illuminato quasi costantementeUn vantaggio per illuminare la base e posizionare pannelli solari per alimentare le attrezzature. Allo stesso modo, il ghiaccio d'acqua si concentra in zone permanentemente in ombra sul fondo del cratere.

Le dimensioni del cratere, circa 2000 m di profondità, sono adeguate per estrarre il ghiaccio d'acqua dalle zone d'ombra all'interno, trasformandolo in acqua liquida per sublimazione controllata tramite tubature. Dopo l'estrazione, viene effettuato un processo di elettrolisi per ottenere ossigeno per la respirazione e idrogeno come carburante per la navetta.

Sulla cresta del cratere, alta 450 m, le comunicazioni con la Terra sono adeguate, non è necessario un satellite aggiuntivo come sul lato oscuro della Luna.

 

Come pensate di costruire il vostro campo lunare? Descrivete le tecniche e i materiali che usereste.

Per costruire il campo, inviamo parti modulari da assemblare e gonfiare in loco, costruendo le diverse strutture.

Dobbiamo utilizzare il minor spazio possibile, per risparmiare l'energia necessaria a refrigerare gli spazi e per rendere efficienti le prestazioni. pressurizzazione .

Attaccate all'unità centrale attraverso passaggi flessibili, ci sono strutture rigide come il modulo della casa della guerra, il lanciatore della navetta o la centrale energetica. Tutti gli altri moduli, come gli alloggi, la palestra e la sala comunicazioni, sono habitat gonfiabili.

Questi habitat si espandono verso l'esterno generando solo lo spazio necessario per l'equipaggio, ospitando gli astronauti e gli strumenti all'interno. La forma di questi moduli, una volta espansi, è cilindrica come risultato della diversa pressione tra il vuoto esterno e la pressione interna.

Il materiale di queste strutture gonfiabili è costituito da strati intrecciati di kevlar e mylar.

La serra è costruita con il sistema a cupola geodetica espandibile di Hoberman, in modo che la struttura si espanda man mano che gli ecosistemi al suo interno crescono. L'unità centrale è progettata come un modulo a tripla cupola che applica il teorema della doppia bolla per coprire il massimo spazio con il minimo materiale.

Per coprire l'esterno dell'unità centrale utilizziamo pannelli pneumatici in ETFE (Etilene tetrafluoroetilene) trasparente e riempito d'acqua. La gravità sulla Luna è un sesto di quella terrestre, quindi il peso non è un problema critico per la stabilità della struttura.  

Questo nucleo è protetto da un doppio strato di grafene, che conferisce resistenza alla struttura. 

L'ambiente sulla Luna è molto pericoloso per gli astronauti. Spiegate come il vostro campo lunare li proteggerà.

Le principali minacce sarebbero le temperature estreme, le radiazioni provenienti dallo spazio e la possibilità di essere colpiti da un micrometeorite.

L'area in cui si trova il campo non presenta drastici sbalzi di temperatura, ma per sicurezza possiamo modificare la temperatura all'interno degli habitat pieghevoli cambiando il loro volume, dato che la pressione all'interno è costante e distribuisce energia termica in tutto il campo.

Per coprire l'esterno dell'unità centrale utilizziamo un doppio strato sottile di grafene per proteggere dagli urti i pannelli pneumatici di copertura realizzati in ETFE (Etilene tetrafluoroetilene) riempito d'acqua. L'acqua assorbe le radiazioni cosmiche e il doppio strato di grafene protegge la struttura dagli impatti. I materiali utilizzati per i moduli gonfiabili, kevlar e mylar, evitano che le radiazioni colpiscano l'equipaggio.

Gli strati degli habitat gonfiabili sono realizzati con materiali resistenti come kevlar e mylar, in modo che i diversi moduli gonfiabili del campo siano protetti da radiazioni e micrometeoriti.

Spiegate come il vostro campo lunare fornirà agli astronauti:
Acqua
Cibo
Elettricità
Aria

Come già accennato, abbiamo deciso di prelevare il ghiaccio d'acqua dal fondo all'interno del cratere utilizzando una conduttura che esegue un processo di sublimazione controllata.
A causa della pressione nulla, l'acqua esiste solo sotto forma di ghiaccio o vapore. Il ghiaccio d'acqua all'interno del cratere ha una temperatura di circa -240 ºC, ma quando la temperatura sale a -70 ºC l'acqua sublima in forma di vapore.
Lanceremo una piccola conduttura fino al fondo del cratere, riscaldando l'estremo a contatto con il ghiaccio con un piccolo riscaldatore all'interno della conduttura che aumenterà la temperatura locale del ghiaccio fino a -70 ºC effettuando la sublimazione e raccogliendo il vapore su per il cratere.
Una volta sollevata, l'acqua sarà distribuita in base al suo utilizzo, a seconda che vada alla serra, alle case o a un altro modulo del campo.
Nel Campo Lunare l'acqua può essere ottenuta anche dal modulo di riciclaggio dove vengono riciclate le urine e le feci dell'equipaggio.

Come già accennato, verrà costruito un modulo di serra per la coltivazione di cibo per gli abitanti della base. L'idea è quella di suddividere le colture nelle diverse sezioni all'interno della serra, in base all'acqua di cui hanno bisogno per crescere.
Utilizzeremo un impianto di acquaponica per coltivare erbe e ortaggi e per allevare pesci utilizzando anche l'orticoltura idroponica.

Come fonte di energia rinnovabile avremo la luce del sole, che otterremo grazie ai pannelli solari che posizioneremo vicino al campo, per fornirgli energia.
Abbiamo generatori di elettricità che utilizzano la sublimazione dell'acqua per far ruotare una turbina e generare elettricità; questa energia viene utilizzata e immagazzinata in batterie.
Per i periodi di tempo in cui i raggi solari non raggiungono la superficie lunare, ad esempio durante un'eclissi solare sulla Luna, utilizziamo l'energia accumulata nelle batterie.

Una certa percentuale dell'acqua del campo sarà destinata alla centrale energetica, dove verrà trattata e, attraverso un processo di elettrolisi, trasformata per fornire ossigeno al campo.
L'aria dell'atmosfera terrestre è composta da circa il 75% di azoto e il 20% di ossigeno.
Gli ecosistemi della serra produrranno ossigeno e anidride carbonica, mentre l'azoto sarà ottenuto dal riciclo di urina e feci nel modulo di riciclaggio.

Spiegate quale sarebbe lo scopo principale del vostro campo lunare (ad esempio: scopi commerciali, scientifici e/o turistici).

Lo scopo principale del nostro progetto è quello di costruire un campo lunare concepito come avamposto di sviluppo ed esplorazione scientifica, dove l'equipaggio possa esplorare e indagare da un luogo sicuro che gli fornisca tutto ciò di cui ha bisogno.

Descrivete una giornata sulla Luna per il vostro equipaggio di astronauti del Moon Camp.

L'organizzazione è fondamentale per mantenere in vita l'equipaggio, quindi le attività di diario relative al controllo devono essere organizzate per garantire la sicurezza. 

In primo luogo, è necessario controllare la pressione all'interno degli habitat: se si verifica una perdita di pressione perché l'aria esce dagli habitat, le persone possono morire in pochi minuti.

Un altro processo importante da curare è l'elettrolisi, che genera ossigeno complementare a quello proveniente dalle piante della serra.

Per quanto riguarda l'energia, anche se possiamo usare le batterie per un breve periodo di tempo, i pannelli solari sono importanti per generare energia per alimentare le apparecchiature e mantenere in funzione le pompe a pressione.

L'equipaggio sarà diviso in turni per controllare tutti gli aspetti precedenti, ci dovrà essere un turno di notte in modo che qualcuno sia sveglio nel caso in cui ci sia un guasto o un problema nel sistema e debba essere riparato.

Poi, ci sarà il turno di giorno, in cui ogni persona avrà un compito diverso in diverse sezioni del campo.

Ogni turno avrà delle pause per mangiare e interagire con gli altri abitanti del campo nelle sale comuni, per rilassarsi o usare la palestra, ad esempio, senza dimenticare le ore di sonno.



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