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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: Progetto ZLE

Scuola superiore King Kekaulike  Pukalani    Stati Uniti 16, 17

Visualizzatore esterno per progetto 3d

Descrizione del progetto

Abbiamo progettato un campo lunare con l'intenzione di avere una struttura estremamente sicura, in gran parte modulare e all'avanguardia, che potesse inaugurare una nuova era di sperimentazione lunare. Abbiamo creato una base che ha come prima priorità la sicurezza. Quasi tutti i sistemi sono a tripla ridondanza, per cui anche se un aspetto si guasta, come spesso accade nell'esplorazione spaziale della nuova era, l'intero sistema può continuare a funzionare senza errori. Poi ci siamo posti l'obiettivo che l'intero sistema, non solo le cabine, fosse completamente modulare, ma anche sicuro. Abbiamo preso in considerazione questo aspetto e abbiamo progettato tutto in modo che fosse facilmente intercambiabile nei layout interni ed esterni, in grado di essere assemblato e smontato utilizzando solo un umile trapano. Infine, abbiamo incorporato alcuni dei progetti più all'avanguardia dell'industria spaziale per quanto riguarda l'energia e l'acqua, oltre a progettare alcune tecnologie proprie per affrontare la dura superficie lunare.

Dove volete costruire il vostro Moon Camp?

Abbiamo scelto di costruire il nostro campo lunare sul bordo del Polo Sud, nel cratere Shackleton. Abbiamo scelto questa posizione perché:

1) Si trova a una distanza sufficiente dal polo vero e proprio per ridurre gli effetti ambientali di una base al polo, come radiazioni, venti, sbalzi di temperatura e terremoti lunari. 

2) I bordi di questo cratere godono di una luce solare quasi costante, che consente alla nostra fattoria solare di lavorare alla massima capacità il più a lungo possibile, affidandosi ad altre fonti di energia di riserva solo quando è assolutamente necessario.

3) Il fondo del cratere presenta una temperatura estremamente bassa, per cui potrebbe esserci acqua congelata sotto la superficie, che funge da una delle poche possibili fonti d'acqua per la nostra base.

4) L'esplorazione della regione "perennemente buia" del centro del cratere potrebbe dare la possibilità di importanti scoperte scientifiche.

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

Pensiamo di assemblare il nostro campo lunare lanciando i componenti dalla Terra e assemblandoli una volta sulla superficie della Luna. Le piastre di base esagonali in acciaio, i supporti e le pareti in composito di piombo e fibra di carbonio per ogni hab verrebbero imballati in un filamento resistente al calore e lanciati insieme, lanciati da veicoli spaziali in orbita intorno alla Luna. La loro discesa verrebbe rallentata da propulsori simili a quelli utilizzati nella SkyCrane della NASA. Il pacchetto, una volta posizionato sulla superficie lunare, segnerebbe la sua posizione, segnalando che è pronto per l'interazione umana e l'assemblaggio. Un lander che trasporta gli astronauti atterrerebbe a 50 metri dal sito, consentendo a una squadra di astronauti di supporto, assistita da robot e utensili elettrici, di assemblare le pareti della base e di pressurizzare e ossigenare almeno un modulo, dove potrebbero poi raggrupparsi e prepararsi per un'ulteriore espansione della base, come richiesto dalla missione.

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

Per noi la sicurezza è stata al centro del processo di progettazione. In quasi tutti gli aspetti del nostro progetto, abbiamo almeno due soluzioni di riserva, nel caso in cui un primo aspetto dovesse fallire. Abbiamo creato, da zero, un sistema di sospensioni simili a coilover per sostenere l'intera base. Lo scopo principale di questo progetto sarebbe quello di fornire uno smorzamento ai terremoti lunari, ma anche di creare una superficie livellabile all'interno dell'hab, nel caso in cui la base dovesse essere posizionata leggermente in pendenza. Abbiamo anche scelto di creare una parete composita, utilizzando soprattutto materiali leggeri come la fibra di carbonio e la fibra di vetro, con uno strato esterno di piombo, per riflettere le radiazioni. Dal momento che non siamo direttamente sul polo, prevediamo che questo sarà sufficiente a impedire che le radiazioni lunari entrino nell'hab, e se nei test pratici si dimostrasse che non è così, si potrebbero aggiungere ulteriori strati di vernice o filamenti infusi di piombo all'esterno della base.

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

Per fornire acqua ai nostri ricercatori, la nostra base richiede una riserva d'acqua che deve essere portata dalla Terra. Con questa riserva, prevediamo di utilizzare un processo di distillazione e deumidificazione dell'atmosfera per recuperare l'acqua. Come il processo utilizzato sulla Stazione Spaziale, questo processo dovrebbe essere efficiente al 99%, quindi è necessario inviare dalla Terra solo piccole quantità di acqua. Inoltre, il ghiaccio lunare verrà raccolto e rassicurato in modo da poter essere filtrato e utilizzato come fonte d'acqua alternativa. Un recuperatore d'acqua può filtrare acqua sufficiente per 6 persone al giorno e ci sono 3 recuperatori per una tripla ridondanza.

Poiché l'invio nello spazio costa $10.000 per ogni chilo di carico utile, era indispensabile ridurre la quantità di prodotti da spedire. Per sfruttare al meglio i nostri fondi, dovremo coltivare quanto più cibo possibile nella base. Uno degli alimenti più facili da coltivare e che fornisce il maggior numero di calorie è la patata, per cui abbiamo predisposto un'apposita sezione di coltivazione del nostro hab che avrà tutti i requisiti per coltivare cibo.

L'alimentazione è una delle parti più importanti di qualsiasi habitat spaziale e, per risolvere questo importante problema, abbiamo valutato quali fossero le opzioni in grado di fornire la massima energia utilizzando il minimo spazio. I due metodi scelti sono stati l'energia solare e nucleare e le batterie al litio ad alta capacità, come quelle utilizzate sulla Stazione Spaziale Internazionale. Poi, per capire di quanti processi produttivi avremmo avuto bisogno, abbiamo calcolato la quantità di energia necessaria alla base in una configurazione predefinita di 7 HAB. Se la nostra base è grande circa il doppio della ISS, dovrà essere in grado di produrre il doppio dell'energia. Se la ISS è in grado di produrre 120 kilowatt di potenza a pieno carico, la nostra base deve essere in grado di produrre 240 kilowatt. Alla fine abbiamo bisogno di 24 generatori nucleari (8 reattori) e 32 generatori solari (8 pannelli), oltre a 48 batterie (16 gruppi).

Per fornire ossigeno all'hab abbiamo un triplo ossigenatore ridondante che crea 12 libbre di ossigeno per ogni ossigenatore. Questa configurazione può sostenere comodamente 6 persone. Gli ossigenatori creano ossigeno assorbendo CO2 e trasformandola in O2.

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

Il nostro campo lunare è stato progettato per essere modulare, il che significa che potrebbe può essere allestito per adattarsi a molte circostanze o scopi diversi. Nella configurazione attuale, il campo lunare è destinato esclusivamente all'uso scientifico, poiché molte delle apparecchiature a bordo sono estremamente sensibili e richiederebbero un addestramento speciale per essere maneggiate o utilizzate in modo sicuro.

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

Per iniziare una giornata nel nostro accampamento, i tre ricercatori di ogni ciclo di sonno (gruppo) si svegliano e, mentre si recano in cucina, effettuano controlli sulle apparecchiature di supporto vitale e di ossigenazione. Una volta consumato il pasto, ogni ricercatore si dedica al compito assegnatogli, in primo luogo assicurandosi che tutti i sistemi cruciali siano normali, ma anche coltivando colture, ricercando esemplari, riparando apparecchiature rotte o qualsiasi altro compito che la giornata può richiedere. Dopo che il primo gruppo ha finito e il secondo si sveglia, entrambe le squadre discutono dei successi e delle sfide della giornata e, sulla base di queste informazioni, la seconda squadra porta a termine tutto ciò che il primo gruppo non è stato in grado di fare e continua questo tipo di ciclo.



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