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Galleria Moon Camp Pioneers 2021-2022

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.

Team: Lunastro 11

Palestra Albert-Einstein  Berlino    Germania 16   6 / 2


Visualizzatore esterno per progetto 3d

Descrizione del progetto

Sulla Luna, vicino al polo nord, vivremo in una cupola di vetro all'interno di un cratere lunare vicino al polo nord. Il diametro del cratere dovrebbe essere di circa 50 metri. In quella cupola costruiremo una piattaforma per le piantagioni e un sistema di acquaponica con un acquario che scenderà fino alla zona abitativa provocando un'atmosfera armonica. L'intero spazio interno sarà riempito di aria respirabile. Dalla nostra cupola partirà un tunnel verso il nostro telescopio a specchio liquido per le esplorazioni scientifiche dell'universo e un altro che condurrà alla nostra area economica, dove esporteremo elio-3 verso la Terra. Sul terreno del cratere lunare ci sarà la nostra zona giorno per un massimo di 8 persone. Avremo a disposizione camere da letto con pareti divisorie che ci daranno la possibilità di decidere se dormire in intimità o con compagni vicini e grandi bagni per curare la nostra igiene.

 

 

2.1 Dove volete costruire il vostro Moon Camp?

Costruiremo il nostro campo lunare vicino al polo nord: il vantaggio è che il sole splende quasi permanentemente e possiamo quindi usare facilmente i sistemi solari come fonte di energia. Abbiamo scoperto che ci sono anche molti crateri e che in alcuni punti si può trovare anche del ghiaccio d'acqua. Potremmo smantellarlo e utilizzarlo. E poiché i crateri offrono già di per sé una certa protezione, abbiamo deciso di costruire la nostra base in parte in un cratere. Questo dovrebbe avere un diametro di circa 50 metri e una profondità di 20-30 metri. Crateri di queste dimensioni non sono atipici sulla Luna a causa di tutti gli impatti di meteoriti. Gli svantaggi del polo nord sono anche il fatto che lì splende sempre il sole, quindi è estremamente caldo, tranne che nei crateri, e questo influisce negativamente sul ritmo giorno-notte degli astronauti.

2.2 Come pensate di costruire il vostro campo lunare? Descrivete le tecniche, i materiali e le vostre scelte progettuali.

Intendiamo costruire la nostra base principalmente in calcestruzzo, perché tutti gli ingredienti per il calcestruzzo si trovano sulla Luna, così come i metalli necessari per il cemento sono tutti componenti del suolo lunare. Ma poiché costruirla a mano sarebbe troppo faticoso, trasporteremo sulla nostra stazione, tramite il nostro razzo multiuso, parti di una gigantesca stampante 3D per calcestruzzo.

La nostra stazione di osservazione svolge un ruolo importante nel senso della ricerca scientifica grazie all'assenza di atmosfera sulla Luna, che offre un vantaggio rispetto alla Terra. Ci permette di fare osservazioni ancora più precise senza inquinamento luminoso e quindi è lo spazio di lavoro ideale per nuove ricerche scientifiche. Inoltre, abbiamo deciso di optare per un telescopio a specchio liquido perché sono più facili da trasportare rispetto ai telescopi normali e sono anche più economici. Un telescopio a specchio liquido utilizza l'argento rapido per riflettere la luce. L'argento rapido viene messo in rotazione e assume la forma di un paraboloide. Il nostro telescopio comprende quindi tre specchi: lo specchio all'argento rapido come specchio primario e due specchi più piccoli che riflettono la luce nel rivelatore che trasmette
le informazioni per connessione wireless al computer. Tuttavia, dobbiamo tenere presente che il normale argento rapido evaporerebbe immediatamente a causa dei cambiamenti di temperatura sulla Luna. Per questo motivo, al posto dell'argento rapido utilizziamo un liquido ionico chiamato "Ecoeng 212". Rimane fluido anche a temperature più basse e non evapora a temperatura ambiente.

2.3 L'ambiente sulla Luna è molto pericoloso per gli astronauti. Spiegate come il vostro campo lunare li proteggerà. (massimo 150 parole)

Abbiamo anche bisogno di protezione nel caso in cui dei meteoriti colpiscano la base. Per questo abbiamo costruito dei supporti per la stabilizzazione sull'anello superiore sopra la superficie lunare. Un'ulteriore protezione è fornita dalla cupola, realizzata in alluminio-ossitruro, che è tre volte più resistente dell'acciaio ed è destinata a essere utilizzata anche come finestra sulla ISS. L'alluminio-ossitruro può essere prodotto in loco utilizzando l'alluminio del suolo lunare e l'ossigeno prodotto dal sistema acquaponico. Il processo non avrebbe bisogno di ossigeno aggiuntivo, poiché l'ossido di alluminio fa parte della roccia lunare.

Le pareti dei corridoi e degli edifici principali saranno realizzate in titanio, in quanto questo materiale rimane solido a temperature fino a 400°C ed è robusto contro i meteoriti più piccoli. Inoltre, la temperatura è ben regolata dal titanio all'interno, in modo che non sia necessario il riscaldamento o l'aria condizionata.

Per garantire una protezione totale dalle radiazioni, le pareti sono rivestite con un sottile strato di piombo, che offre una protezione totale dalle radiazioni. Per la sicurezza degli astronauti, la zona abitativa sarà interrata.

2.4 Spiegate come il vostro campo lunare fornirà agli astronauti:

Acqua
Cibo
Potenza
Aria

L'acqua pulita si otterrebbe prima estraendo i depositi di ghiaccio intorno al polo nord. Poi si riscalderebbe il ghiaccio d'acqua, si raccoglierebbe il vapore acqueo risultante, lo si raffredderebbe e si otterrebbe così acqua pulita da utilizzare per la vita quotidiana, il sistema acquaponico.
Inoltre, scindiamo l'acqua in ossigeno e idrogeno mediante idrolisi. La conserviamo in speciali serbatoi all'esterno della cupola. Utilizziamo l'ossigeno per la respirazione e l'idrogeno per fornire energia.

Per assicurarci il cibo sulla Luna, costruiremo un impianto di acquaponica. Un impianto di acquaponica è un misto di allevamento di pesci e piante. Per questo abbiamo bisogno di due grandi contenitori, uno per i pesci e l'altro per le piante, di una pompa d'acqua per far funzionare automaticamente l'impianto, di tubi per collegare i contenitori tra loro e di cibo contenente zolfo per i pesci (ad esempio piante a foglia caduca o verdure a fioritura incrociata). Inoltre, i batteri vengono a produrre il fertilizzante per le piante. Nutrendo i pesci con alimenti contenenti zolfo, le loro feci contengono ammonio che, con l'aiuto dei batteri, può essere scomposto in nitrato, che viene trasportato alle piante che lo assorbono tramite una pompa d'acqua. Le piante, a loro volta, producono alimenti contenenti zolfo di cui i pesci hanno bisogno.
All'ultimo piano della base abbiamo un'area agricola con coltivazioni per la sicurezza alimentare.

Intorno al nostro cratere lunare, in cui collocheremo la cupola, costruendo una struttura per vivere tranquillamente al suo interno grazie alla sicurezza, collocheremo una grande quantità di pannelli solari per assorbire la luce solare che splende in modo permanente sul polo nord. Per evitare un blackout al momento dell'eclissi di luna, immagazzineremo la luce solare in celle a combustibile. L'energia ricevuta da questi pannelli solari può essere utilizzata per scindere l'acqua in energia e calore. Un'altra possibilità potrebbe essere la fissione nucleare, che nel vuoto imita l'atmosfera inesistente e l'oscillazione della temperatura, grazie alla sua velocità ed efficienza. L'unico svantaggio della fissione nucleare è che siamo costretti a importare i componenti necessari dalla Terra.

Creeremo un sistema acquaponico in cui potremo coltivare piante, soprattutto alghe blu e verdi, nell'acqua grazie ai composti azotati prodotti dai pesci. Avremo così l'ossigeno per l'aria respirabile dalle piante che fanno la fotosintesi con l'anidride carbonica prodotta da noi e dai composti azotati dei nostri pesci. Un altro uso di questi composti di azoto è che possiamo aggiungerli agli altri componenti dell'aria che possiamo trovare nelle rocce lunari. Dato che gli esseri umani respirano circa 12,5 metri cubi al giorno, risparmieremo un po' d'aria nei serbatoi. La scissione degli ossidi metallici da parte di microrganismi estremofili è un'altra potenzialità che non richiede alcuna energia, ma solo batteri per questo processo. Possiamo anche filtrare l'ossigeno dall'acqua che proviene dal ghiaccio situato al polo nord.

2.5 Spiegate quale sarebbe lo scopo principale del vostro Campo Luna.

La nostra base è divisa in tre aree: la principale (i nostri alloggi) e due laterali. La prima, più piccola, è costruita per le osservazioni astronomiche: utilizzeremmo il nostro telescopio per ricerche difficili che non potremmo effettuare sulla Terra. Grazie al minimo inquinamento luminoso, il telescopio si troverebbe in una posizione privilegiata per studiare il sistema solare e oltre. I risultati ci darebbero benefici sulla Terra e conoscenze aggiuntive per le missioni future. Nella seconda cupola si trova il nostro laboratorio di estrazione. Avere una base sulla Luna non sarà economico, quindi abbiamo dovuto pensare anche ad alcuni aspetti commerciali. Abbiamo avuto l'idea di utilizzare i rover per estrarre l'elio-3 contenuto nella polvere lunare. Questo gas raro, che costa circa 15 milioni di dollari al kg, è una delle sostanze più costose della Terra. In questo modo si finanzierebbe la nostra missione e allo stesso tempo si potrebbe utilizzare per molti motivi diversi (per l'energia di fusione, per scopi scientifici o medici). In futuro potremmo anche essere una sorta di "pit-stop" per le missioni con destinazione più lontana. Saremo una base logistica che fornirà carburante, supporto e manutenzione.

3.1 Descrivete una giornata sulla Luna per l'equipaggio del vostro Moon Camp.

La routine quotidiana degli attuali astronauti non dipende dal loro compito specifico. Ci sono tre gruppi con un programma adattato. Di seguito verrà illustrata la routine quotidiana del primo gruppo. Bisogna considerare che le altre due routine sono ritardate di otto ore ciascuna.

La prima cosa da fare dopo un buon riposo notturno è iniziare a lavorare alle sette del mattino. Pertanto, ogni astronauta deve programmare la propria routine mattutina di conseguenza. Di conseguenza, ogni astronauta decide autonomamente quando alzarsi. Dopo aver lavorato per quattro ore c'è una pausa di un'ora. Questa può essere utilizzata per una seconda colazione o per il pranzo. Seguono tre ore di lavoro. Il resto della giornata consiste in tempo libero e un'ora di presenza. Per il primo turno la presenza è tra le sette e le otto di sera. In generale la presenza non è molto diversa dal tempo libero. In caso di emergenza o di richiesta, il primo turno deve reagire, perché il secondo turno pranza e il terzo turno dorme a quell'ora. Dopo la presenza ognuno è libero di iniziare la propria routine serale e di andare a letto per riposare bene in vista del giorno successivo.

primo turno:

  • 07:00 - 11:00: lavoro
  • 12:00 - 15:00: lavoro
  • 19:00 - 20:00: partecipazione

 secondo turno:

  • 15:00 - 19:00: lavoro
  • 20:00 - 23:00: lavoro
  • 03:00 - 04:00: partecipazione

 terzo turno:

  • 23:00 - 03:00: lavoro
  • 04:00 - 07:00: lavoro
  • 11:00 - 12:00: partecipazione

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