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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: Il lato oscuro del formaggio

UTC Portsmouth  Portsmouth    Regno Unito 16

Visualizzatore esterno per progetto 3d

Descrizione del progetto

La nostra missione di base lunare sarà suddivisa in 4 fasi iniziali:

Nella Fase 0 una piccola squadra verrebbe inviata ad allestire una stampante 3D a sinterizzazione laser automatizzata prima di tornare a casa, per produrre i mattoni necessari alla costruzione della base e, in una missione separata, allestire il piccolo reattore nucleare con alcuni specialisti.

La fase 1 prevede due razzi, uno che invia le risorse per la costruzione (telai, tende e camere d'aria) e l'altro che porta l'equipaggio iniziale, che utilizzando le strutture facilmente costruibili e i mattoni stampati (prodotti continuamente tra le missioni) può costruire le 3 cupole centrali iniziali. 

La fase 2 includerà più materiali da costruzione per produrre 3 cupole esterne più grandi per espandere la base, nonché risorse per sostenere l'equipaggio e per la ricerca - più persone arriveranno nel terzo e ultimo razzo della fase 2 per completare l'equipaggio completo. 

La Fase 3 prevede l'invio di un equipaggio di soccorso per sostituire l'equipaggio iniziale salito nella Fase 1 e di qualsiasi attrezzatura o materiale richiesto dall'equipaggio. Questo carico utile servirà a rispondere a qualsiasi problema o necessità identificabile solo dall'equipaggio, per garantire che qualsiasi problema imprevisto abbia un posto nel piano da risolvere. 

Tutti i carichi utili saranno consegnati da razzi Arian 5, che hanno una capacità ideale e la funzionalità di doppio carico utile per l'invio di attrezzature insieme ai membri dell'equipaggio.

Dove volete costruire il vostro Moon Camp?

La nostra base lunare sarà situata vicino a Stöfler, un cratere nell'altopiano meridionale. Il lato sud è illuminato dalla luce del sole per la maggior parte del giorno e questo ci fornisce energia attraverso i pannelli solari e luce per svolgere le attività durante il giorno. Grazie ai crateri in costante oscurità, abbiamo accesso al ghiaccio lunare, una risorsa importante soprattutto nelle ultime fasi di funzionamento della base (per produrre carburante per i razzi). Poiché l'obiettivo finale della nostra base è quello di diventare una base di lancio per razzi, il fatto di trovarsi sul lato sud permette ai razzi di eseguire una manovra di fionda intorno alla Terra mentre partono per il loro viaggio nel sistema solare. In questo modo le navicelle avranno una grande spinta in termini di velocità senza consumare molto carburante, rendendo i lanci ancora più efficienti.

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

Il nostro Moon Camp sarà modulare in modo da poter aggiungere facilmente nuove strutture man mano che la base si espande. Ogni struttura è composta da 3 strati (vedi il nostro modello con l'analisi delle sezioni) e da chiusure per le uscite e le entrate. Lo strato interno sarà in poliestere rivestito in PVC (ispirato alle tende da alpinismo e alle serre ermetiche) in quanto può essere facilmente agganciato allo strato 2 ed è completamente ermetico - quindi può essere pressurizzato e diventare uno spazio abitativo per l'equipaggio. Il secondo strato sarà costituito da una struttura metallica di triangoli che formano una cupola, poiché gli archi sono la forma più resistente e i triangoli sono robusti e facili da costruire. La struttura metallica può essere costruita a mano da pali di alluminio di 50 mm di diametro da membri dell'equipaggio in tuta spaziale. Il terzo e ultimo strato sarà una cupola di mattoni in pietra prodotti con il suolo lunare, facili da assemblare con forme a incastro e che si sostengono da soli al di fuori della struttura metallica - saranno realizzati da robot di stampa SLS Regolith automatizzati e programmati per produrli mentre vengono lasciati sulla luna dopo la Fase 0, in modo che i mattoni siano pronti per la Fase 1. Dopo le 4 fasi iniziali, ci saranno 6 cupole con diametro di 6 metri e 3 con diametro di 12 metri. Le 6 piccole serviranno per: Una cucina, il controllo dell'energia e dell'ossigeno, gli alloggi, la palestra, il centro comunicazioni e l'infermeria. Le 3 cupole più grandi saranno divise a metà dal polimero (quindi a tenuta d'aria) e metà di ciascuna sarà destinata alle alghe e all'idroponica, mentre le altre 3 metà saranno un'officina, un laboratorio e un'area di stoccaggio.

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

La priorità numero uno nella progettazione della base lunare è la sicurezza dell'equipaggio. Le strutture della base sono costituite da cupole, che sono naturalmente le più robuste per garantire la longevità e proteggere i membri dell'equipaggio da eventuali piogge di asteroidi o detriti spaziali. Il materiale della tenda interna è un poliestere resistente e rivestito per garantire che non ci siano strappi o perdite. I livelli di radiazione superficiale della Luna sono circa 200 volte quelli della Terra, a causa della mancanza di atmosfera che blocca la CMBR: ecco perché il mattone esterno della cupola è così spesso (500 mm), in quanto assorbirà la maggior parte delle radiazioni e le altre saranno bloccate dalla tenda (che sarà riflettente). Infine, l'assoluta mancanza di guasti a un singolo punto: tutte le cupole hanno vie d'accesso multiple, energia solare con backup nucleare, sistema di generazione dell'ossigeno e alghe - nessun singolo guasto potrebbe rompere il sistema.

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

La maggior parte dell'acqua proviene dal sistema di recupero dell'acqua (WRS), che raccoglie l'acqua ambientale (condensa e umidità) e l'urina. L'acqua viene creata anche in un sistema Sabatier, che combina l'idrogeno prodotto dall'OGS (vedi 2.4 D) con l'anidride carbonica per produrre acqua (calore e metano). Quest'acqua può essere utilizzata per diversi scopi. Il calore può essere utilizzato per riscaldare la base e il metano immagazzinato per essere utilizzato come combustibile. L'altra acqua per gli stagni di alghe, una riserva d'acqua fresca da mescolare al sistema e da utilizzare in seguito per la produzione di idrogeno e ossigeno per il carburante dei razzi, proverrà dai depositi di ghiaccio sulla Luna.

Durante le fasi iniziali della missione, gli astronauti vivranno di razioni inviate dalla Terra. Questi rifornimenti saranno reintegrati con gli altri sbarchi necessari per la missione. Nella prima fase, sulla Luna verrà creata una delle tre "Agrodomes". Queste ospitano vani idroponici (tra le altre cose) in cui è possibile coltivare il cibo necessario per alimentare la base lunare. Le fasi successive porteranno le infrastrutture necessarie per le altre due baie. Tuttavia, sarà comunque necessario un rifornimento regolare di razioni dalla Terra, sia come misura di sicurezza, sia per integrare i minerali e il sale degli astronauti. L'idroponica consente agli astronauti e alle squadre a terra di controllare quasi completamente la crescita delle colture, programmando i raccolti e fornendo i nutrienti per una crescita fruttuosa. Le colture coltivate saranno geneticamente modificate per crescere più grandi e più velocemente di quelle naturali, massimizzando la produzione di cibo.

La maggior parte delle operazioni spaziali è alimentata da pannelli solari, che sono eccellenti. Inoltre, nello spazio sono più efficaci che sulla Terra, poiché non c'è l'atmosfera a ridurre l'intensità della luce. Una volta completata, la nostra base lunare utilizzerà tre array di pannelli solari insieme a un piccolo reattore nucleare, un reattore a neutroni veloci (FNR), che utilizza un refrigerante Na-K-C. Il suo funzionamento affidabile (nello spazio) elimina il rischio di SCRAM (o meltdown). Fornisce un ulteriore livello di protezione contro la perdita di energia in caso di guasto, oltre ai tre array di pannelli solari separati. Oltre a fornire il fabbisogno energetico di base. Sarà installato in un cratere vicino che fungerà da scudo in caso di incidente, ma terrà anche il reattore all'ombra, favorendone il raffreddamento. Quando il reattore FNR dovrà essere sostituito, le tecnologie emergenti come l'ibrido nucleare-batteria-reattore potranno essere ancora più efficaci.

La maggior parte dell'aria viene riciclata, utilizzando un sistema di generazione di ossigeno (OGS). Questo sistema utilizza l'elettrolisi per scindere l'acqua in ossigeno e idrogeno. L'idrogeno prodotto viene utilizzato nel WRS (vedi 2.4 A). Questo è il sistema utilizzato sulla ISS e viene impiegato nei sottomarini da oltre 50 anni. Ciò significa che è stato provato e testato e che tutti i suoi principali difetti, che appaiono solo nella pratica, sono stati eliminati. I sistemi non possono mai essere perfetti e ci saranno sicuramente delle perdite d'aria, che la ISS affronta con forniture di ossigeno dalla Terra. Tuttavia, l'ossigeno verrà reintegrato con serbatoi di alghe nella base. Entrambi i sistemi lavoreranno insieme per fornire all'equipaggio una quantità sufficiente di aria respirabile. In caso di rottura della base, le aree che perdono possono essere isolate poiché tutte le porte sono a tenuta d'aria.

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

Lo scopo della nostra missione è stabilire una base autosufficiente sulla Luna come prerequisito per una stazione di rifornimento per viaggi spaziali. In futuro, punteremo a spingerci sempre più lontano nella nostra galassia per ricercare, esplorare ed eventualmente abitare nuovi corpi celesti dell'universo. Durante i viaggi nello spazio (ad esempio i lanci dalla Luna e da Marte) la maggior parte del carburante viene utilizzata per sfuggire all'atmosfera terrestre e questo riduce notevolmente l'autonomia del veicolo spaziale. La nostra base sarà utilizzata per fermarsi e fare rifornimento dopo aver evaso la Terra, prima di lanciarsi di nuovo e viaggiare verso il luogo in cui l'astronave è diretta. Per questo motivo il nostro progetto di base è altamente modulare, in modo da poter essere espanso a un porto più grande con strutture di rifornimento dopo la missione iniziale di 4 stadi.

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

Il nostro obiettivo è che una giornata sulla Luna per il nostro equipaggio rispecchi fedelmente una giornata di lavoro sulla Terra, per aiutare l'equipaggio ad adattarsi più facilmente e rapidamente al nuovo ambiente e ridurre la sensazione di anormalità rispetto alla vita terrestre. Le giornate inizieranno con l'esercizio fisico in palestra - che conterrà un tapis roulant con un'imbracatura bungee per simulare la forza di gravità - seguito dalla colazione per dare la carica necessaria per affrontare la giornata, dopodiché l'equipaggio si riunirà per un briefing mattutino da parte del comandante e per eventuali comunicazioni da parte dell'equipaggio o del controllo missione. A seguire, ogni membro dell'equipaggio avrà uno o più compiti mattutini, che dipenderanno dal suo ruolo individuale Nella prima fase della missione ci saranno 4 membri dell'equipaggio: Un comandante specializzato anche in botanica, un medico e 2 ingegneri - ad esempio, i compiti potrebbero essere la creazione di nuove strutture per le fasi successive, la manutenzione della base o delle attrezzature o il monitoraggio dell'idroponica (nelle fasi successive). Nella fase 2 l'equipaggio sarà completato con l'aggiunta di un altro botanico (più specializzato) (dato che il ruolo di guida del comandante è la sua priorità principale), di uno scienziato ricercatore e di un altro ingegnere, dato che la costruzione e la manutenzione delle attrezzature sono essenziali per la missione. Dopo i compiti mattutini ci sarà il pranzo e un po' di tempo libero, a seconda del numero e dell'urgenza dei lavori in quel particolare giorno. Poi ci saranno i compiti pomeridiani che dipenderanno (proprio come la mattina) dai ruoli individuali dei membri dell'equipaggio. I compiti di ricerca sarebbero importanti, in quanto la nostra base dovrà effettuare test approfonditi per adempiere al suo scopo come prerequisito per l'arresto della navicella spaziale, ma anche i gruppi di tutto il mondo interessati alla ricerca lunare, come le università, potrebbero presentare richieste di test e campioni, in modo simile a come la ISS supporta la ricerca globale, oltre a fornire una fonte secondaria di finanziamento per il progetto della base lunare. Intendiamo che la giornata rimanga coerente, ma siamo convinti che le decisioni sulla programmazione debbano essere prese caso per caso, poiché rispondere a sviluppi nuovi e imprevisti è così essenziale per prosperare fuori dal pianeta, quindi le pause e altre fasce orarie possono essere sacrificate e rimborsate in un secondo momento, se necessario. Una volta terminati i compiti della giornata, i membri dell'equipaggio potranno cenare e avere tempo libero per rilassarsi e divertirsi prima di dormire.



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