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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: Lichtenbergonauten

Scuola Georg-Christoph-Lichtenberg  Kassel    Germania 18

Visualizzatore esterno per progetto 3d

Descrizione del progetto

LunEx è uno dei primi insediamenti lunari dell'umanità. Sarà un avamposto dell'umanità, che stabilirà nuovi standard per la scienza e l'esplorazione. La base ospiterà un equipaggio di 6 astronauti, che condurranno esperimenti scientifici nell'ambiente unico della Luna. Questi esperimenti apriranno la strada a tutte le future esplorazioni spaziali, motivo per cui la costruzione di una base lunare come LunEx è fondamentale per la spesa dell'umanità oltre la Terra.
LunEx è stato concepito per essere innovativo e realistico allo stesso tempo. Ciò significa che siamo convinti che sia tecnicamente possibile costruire una base simile a LunEx in un futuro molto prossimo, il tutto con tecnologie e prototipi disponibili oggi. Per soddisfare ulteriormente lo standard di realismo nella costruzione, il progetto complessivo è compatto ma pratico. Essendo una delle prime basi lunari, lo scopo di LunEx non è quello di essere una città lunare futuristica, ma piuttosto un avamposto funzionale per la scienza. Questo è anche il motivo per cui non intendiamo un funzionamento permanente della base, ma missioni non più lunghe di sei mesi. Gli astronauti saranno per lo più scienziati e ingegneri, che ruoteranno tra le missioni in modo simile alla Stazione Spaziale Internazionale. Il valore di questa ricerca è senza dubbio di enorme importanza.
Il layout della base consiste in moduli facili da costruire, collegati tra loro da brevi tunnel. Tutte le risorse di base di cui l'equipaggio ha bisogno sono abbondanti sulla Luna e LunEx fornisce tutte le tecnologie per utilizzarle efficacemente.

Dove volete costruire il vostro Moon Camp?

LunEx Basecamp sarà costruito nella valle del cratere Peary, al polo nord lunare. Il cratere Peary offre numerose caratteristiche geografiche vantaggiose, che lo rendono una scelta eccellente per una futura base lunare. Uno dei vantaggi principali è l'esistenza di aree di luce e di ombra quasi permanenti nel cratere, grazie alla sua posizione estrema al polo e alle montagne scoscese sul bordo che schermano permanentemente alcune aree dalla luce solare. Questa dualità unica di proprietà è altamente auspicabile perché una base lunare avrà segmenti che funzionano solo alla luce del sole o all'ombra al loro apice (ad esempio, un sistema fotovoltaico ha bisogno di un'esposizione costante alla luce), mentre le aree d'ombra limitano la quantità di radiazioni nocive del sole che gli astronauti sperimenteranno. Inoltre, si presume che in queste zone di ombra permanente esista del ghiaccio d'acqua, fondamentale per la sopravvivenza degli astronauti.
Inoltre, il cratere è grande, con un diametro di quasi 80 km, ed è relativamente piatto: entrambi i fattori sono necessari per costruire con successo una base funzionale.

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

Il materiale principale per la costruzione di LunEx sarà una lega di alluminio e rame, poiché è leggera e relativamente forte, ma facile da lavorare. Grazie a queste eccellenti proprietà, è già molto utilizzata nell'industria spaziale. Per tutti gli oggetti che non devono essere così resistenti, come i mobili, utilizzeremo plastica ABS. Abbiamo deliberatamente scartato l'idea di utilizzare la regolite come materiale da costruzione, perché la produzione sarebbe complicata e il consumo di energia troppo elevato.
Un vantaggio di costruire sulla Luna è che, a causa della bassa gravità, le strutture possono essere meno robuste che sulla Terra, quindi la costruzione e il trasporto sono più facili.
LunEx è stato progettato per essere composto da tre cupole principali collegate da brevi tunnel. La forma di una cupola è la migliore considerando l'elevata differenza di pressione con l'esterno. Se gli astronauti vogliono avventurarsi fuori dalla base, lo faranno salendo su tute spaziali attaccate al lato interno di uno dei tre airlock. Le camere di compensazione sono presenti per ogni evenienza, poiché una perdita potrebbe essere letale.

L'assemblaggio avverrà in più fasi. Tutte le parti principali saranno precostruite sulla Terra e inviate in anticipo al lato di atterraggio. Il compito del primo equipaggio sarà quello di mettere insieme queste parti. Il vantaggio principale è che l'assemblaggio è relativamente facile e la manutenzione costosa può essere ridotta, i pezzi possono essere prodotti con una qualità molto elevata sulla Terra.

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

La Luna è un luogo pericoloso per qualsiasi organismo vivente. La presenza umana comporta inevitabilmente dei rischi per il benessere degli astronauti, ma il progetto di LunEx li riduce drasticamente. Ci sono due grandi rischi che sono costantemente presenti: le radiazioni e la polvere. La forma più pericolosa di radiazioni proviene dal sole e può causare danni sostanziali alla salute di un astronauta sotto forma di cancro o, in quantità estreme, come durante un'eruzione solare, una malattia mortale da radiazioni. Abbiamo evitato questo problema costruendo LunEx nelle zone di ombra perenne del cratere Peary, bloccando così tutte le particelle radioattive. Tuttavia, c'è anche la radiazione cosmica di fondo, meno dannosa ma costante. Durante un soggiorno di sei mesi, l'effetto non dovrebbe essere troppo negativo per gli astronauti, ma per essere sicuri abbiamo schermato LunEx con uno spesso strato di acqua liquida tra lo scafo interno e quello esterno. L'acqua ha eccellenti proprietà isolanti che ridurranno notevolmente la dose di radiazioni agli astronauti.
L'altro pericolo costante è la polvere elettrostatica. A causa della sua carica, si attacca praticamente a tutti gli oggetti e può distruggere i dispositivi elettrici. Per evitare che ciò accada, abbiamo progettato la nostra base in modo che la polvere non entri mai all'interno. Per ottenere questo risultato, le tute spaziali sono montate sulla parete esterna e gli astronauti devono indossarle dall'interno. In questo modo c'è una separazione netta e i dispositivi tecnici della base non vengono contaminati.
Altri due pericoli che si verificano in modo irregolare e sono difficili da prevedere sono le meteore e gli incendi. Le meteore di grandi dimensioni possono essere individuate in anticipo. Se è probabile che si verifichi un impatto, non c'è altra opzione che evacuare la base tornando in orbita o sulla Terra con il lander lunare sempre rifornito di carburante. È improbabile che vengano rilevati meteoriti di piccole dimensioni, quindi il nostro scafo è stato progettato per resistere a eventuali impatti. Lo scafo a due strati è stato costruito appositamente per fermare questa minaccia. Lo scafo esterno assorbirà gran parte dell'energia cinetica della meteora, ma si romperà. Così facendo, la meteora stessa si frantumerà in molte parti più piccole che potranno essere rallentate dall'acqua presente tra gli strati. Se colpita, la base rileverà l'impatto dalla diminuzione della pressione dell'acqua e chiuderà tutta l'acqua in un serbatoio per non perderla. Una volta riparata la perdita, l'acqua può essere nuovamente pressurizzata.
Infine, anche il fuoco è un pericolo mortale nello spazio. Gli estintori sono a portata di mano in tutta la stazione, ma c'è un'altra ingegnosa funzione di sicurezza. I rilevatori di fumo sono in grado di rilevare in quale stanza si trova l'incendio e attivano uno sprinkler ad acqua nel soffitto, aumentando l'utilità del design dello scafo.

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

L'acqua sarà estratta utilizzando la nuova tecnologia Aqua Factorem, inventata da Philip Metzger. L'idea alla base di questo concetto è che piccoli grani di materiali misti saranno raccolti e poi separati. I grani di ghiaccio saranno poi puliti e fusi per ottenere acqua liquida. Questi grani di ghiaccio sono sparsi su tutta la superficie lunare, ma noi useremo la macchina vicino ai grandi depositi di ghiaccio d'acqua che si presume siano presenti nel cratere Peary. In questo modo, l'efficienza può essere drasticamente aumentata, ma anche se il raggiungimento dello strato di ghiaccio non dovesse funzionare, una fonte di acqua di base è comunque presente. La base è collegata alla macchina Aqua Factorem tramite tubi e una volta che l'acqua raggiunge la base, viene immagazzinata in un serbatoio e nello scafo. Per assicurarsi che non geli e non danneggi la struttura della base, viene costantemente riscaldata. Il riciclo dell'acqua e dell'ossigeno sarà simile a quello che avviene oggi sulla ISS.

Per essere il più possibile autosufficiente, LunEx coltiverà il proprio cibo utilizzando l'aeroponica ad alta pressione (HPA). Questo metodo funziona creando piccole gocce di nebbia ad alta pressione, che vengono utilizzate per far crescere le piante. Il design innovativo comporta il vantaggio che le piante cresceranno molto velocemente e avranno un'ossigenazione superiore. Ciò si traduce in una migliore composizione nutrizionale. Inoltre, numerose piante sono compatibili, aumentando la diversità della dieta dell'astronauta. Inoltre, è facile espandere la capacità della fattoria. La flessibilità complessiva è fondamentale per il successo di una missione lunare. Nonostante gli innumerevoli vantaggi di un'alimentazione autosufficiente, le piante non sono in grado di soddisfare tutte le esigenze nutrizionali dell'equipaggio, per cui è necessario far arrivare del cibo dalla Terra per garantire una sana composizione di minerali e vitamine.

L'elettricità proviene da normali pannelli solari fotovoltaici. Questi saranno collocati nelle aree di luce solare permanente del cratere Peary e collegati alla base in ombra permanente da un cavo. La fonte di luce permanente dovrebbe rendere obsolete le grandi batterie, ma si discute ancora se queste aree siano esposte al sole anche durante la notte lunare. Quindi, inizieremo la prima missione nell'estate lunare e abbandoneremo la base dopo sei mesi. Se è vero che l'esposizione alla luce solare è costante, la base potrebbe essere sempre attiva. Come riserva, ci sarà un piccolo accumulatore.
Un'altra risorsa è il carburante per i razzi. Producendo il carburante sulla Luna, possiamo utilizzare la capacità di carico supplementare del razzo per ottenere più materiale. Utilizzeremo un razzo con propulsione a idrogeno. L'idrogeno può essere facilmente acquisito attraverso l'elettrolisi dell'acqua. Combinato con l'ossigeno, abbiamo tutti gli ingredienti per spingere il motore del razzo.

L'ossigeno non sarà portato dalla Terra, ma estratto dalla regolare regolite della Luna grazie all'utilizzo delle risorse in situ, un'idea proposta dallo stagista dell'ESA Sebastian Rohde. Funziona utilizzando una speciale forma di elettrolisi con liquidi ionici che rimangono liquidi nello spazio. I vantaggi di questa moderna tecnologia sono che è riutilizzabile e funziona anche a basse temperature. Il fatto che la regolite sia abbondante sulla Luna significa che è possibile garantire una fornitura costante di ossigeno. Una volta elaborato, l'ossigeno sarà mescolato con l'anidride carbonica nella base per non rischiare un'esplosione. Quando la concentrazione di CO2 diventa troppo alta, può essere semplicemente espulsa dalla base.

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

La base LunEx sarà una delle prime ad essere costruita sulla Luna. Per questo motivo, il suo scopo principale è quello di fungere da modello per future forme di presenza umana nello spazio e di condurre una serie di esperimenti scientifici. La microgravità e la luna stessa sono entrambi oggetti eccellenti con cui sperimentare, fornendo nuove intuizioni e tecnologie da utilizzare sia nello spazio che sulla terra.
Un'impresa così grande ha anche un altro obiettivo. Crediamo che sia necessario per l'umanità espandere la propria presenza oltre i confini della Terra. Infatti, è fondamentale per garantire la nostra sopravvivenza come specie se la vita sulla Terra diventasse impossibile a causa di cambiamenti climatici, guerre, tecnologia, ecc. La base LunEx continuerà a dipendere da una fonte di supporto costante dalla Terra, ma il suo scopo non è quello di essere la fine, bensì un trampolino di lancio per la costruzione di una civiltà umana nello spazio.

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

Una giornata tipica per gli astronauti inizia al mattino, con tutti e sei i membri dell'equipaggio che si svegliano alla stessa ora. I turni di lavoro vengono evitati di proposito, perché avere più persone intorno migliora notevolmente il benessere psicologico degli astronauti. Solo nel caso in cui un esperimento necessiti di una supervisione costante, i turni saranno pianificati in base alle necessità. Per prima cosa, tutti gli astronauti faranno colazione insieme. Il cibo sarà in parte autoprodotto dalla fattoria aeroponica della base e in parte portato dalla Terra per garantire un sano apporto di nutrienti vitali che non possono essere raccolti dalla fattoria. Mentre si fa colazione, il controllo della missione sulla Terra informa l'equipaggio sul programma giornaliero. In una giornata tipica, ci saranno probabilmente un paio di esperimenti da condurre e un lavoro di manutenzione per la base. In questo esempio, gli astronauti proveranno a rendere fertile la regolite. Un esperimento di questo tipo può essere fatto solo sulla Luna e fornisce preziose informazioni per le future colonie lunari o marziane. Inoltre, due ingegneri si avventureranno fuori dalla base per controllare ed eventualmente riparare un pannello solare che non produce elettricità. Saliranno sulle loro tute spaziali attaccate alla base e cammineranno lungo il cavo che conduce dall'ombra dove si trova LunEx alle aree sempre illuminate dal sole del cratere Peary, dove si trovano i pannelli. Nel corso della giornata, l'equipaggio farà a turno per allenarsi in palestra, per prevenire gli effetti negativi della microgravità sul corpo. Una volta terminato il lavoro della giornata, l'equipaggio si ritrova per cenare insieme. Dopodiché, c'è un po' di tempo libero per chiamare la famiglia e gli amici sulla Terra, giocare con gli altri astronauti o semplicemente osservare il paesaggio lunare attraverso una delle spesse finestre in Perspex. Al termine della giornata, tutti gli astronauti si riuniscono nella sala per dormire per riposare un po' dopo una giornata faticosa ma significativa sulla Luna.



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