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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: Here We Are Back !

Liceo Germaine Tillion  Sain Bel    Francia 16, 17   4 / 2   Primo posto - Stati membri dell'ESA


Visualizzatore esterno per progetto 3d

Descrizione del progetto

Konstantin Tsiolkovsky scrisse nel 1911: "La Terra è la culla dell'umanità, ma non si può vivere in una culla per sempre". Quello che l'umanità ha realizzato negli ultimi 60 anni è assolutamente incredibile, grazie a persone che hanno dedicato la loro intera vita a permettere l'esplorazione dello spazio. E ora, vogliamo lasciare la "culla", ancora una volta, per qualcosa di più grande: rimanere ininterrottamente per mesi sulla Luna.

L'obiettivo principale della nostra missione denominata "Here We Are Back !" ( HWAB-I ) è quello di adottare le misure più precauzionali, secondo le scoperte di scienziati e ricercatori, per mantenere i nostri astronauti sempre al sicuro. La nostra base sarà composta da 5 spazi, tra cui una serra posta su una piccola montagna per recuperare una grande quantità di luce, e naturalmente soddisferà tutte le esigenze vitali degli astronauti. Abbiamo pianificato questa missione per un periodo di 8 anni, con un equipaggio che cambia ogni 145 giorni terrestri. Inoltre, l'ambizione della nostra missione si basa su in-situ l'utilizzo delle risorse. In effetti, inviare tutte le risorse necessarie dalla Terra sarebbe molto costoso e richiederebbe un numero eccessivo di voli, senza contare la percentuale di fallimenti al decollo.

Inoltre, sfrutteremo appieno gli spettacolari progressi tecnologici, ad esempio inviando astronauti con l'Ariane 6 a bordo del modulo Orion, utilizzando il Gateway lunare (LOP-G) per svolgere un ruolo enorme nelle missioni e inviando numerosi rover e strutture ultra-sofisticate con supporto aereo.

2.1 Dove volete costruire il vostro Moon Camp?

Abbiamo deciso di collocare la nostra base al Polo Sud lunare, accanto a una piccola montagna vicino al cratere Shackleton, per molte ragioni:

Per sfruttare la luce solare presente circa 90% per lunazione. In effetti, saremo in grado di convertire in elettricità l'energia solare sufficiente per alimentare l'intera base e i rover. Posizionando la nostra serra sulla montagna, recupereremo l'energia ancora più a lungo.

Le fluttuazioni di temperatura sono corrette e la superficie ci permette di trovare alcune Regioni in ombra permanente (PSR) nelle vicinanze.

Nel 2009, quando la sonda LCROSS si è schiantata sul PSR del cratere Cabeus, non lontano dalla nostra base, è stata rilevata un'interessante quantità di molecole d'acqua nella polvere espulsa. La regolite lunare contiene anche un'elevata quantità di ossigeno. Quindi, il Polo Sud è per noi il luogo migliore per sfruttare le risorse vitali, sia nei crateri che sulla superficie.

2.2 Come pensate di costruire il vostro campo lunare? Descrivete le tecniche, i materiali e le vostre scelte progettuali.
  • Prima fase "αlpha" :

Un primo rover sarà inviato a scavare in una piccola montagna per preparare l'installazione dello spazio vitale al suo interno. Inoltre, la regolite scavata sarà estratta, recuperata e utilizzata per coprire il resto della base.

A questo punto, verranno consegnati 4 moduli di strutture pieghevoli supportate dall'aria. Gli astronauti a bordo del LOP-G raggiungeranno la base durante una serie di missioni per collegare le strutture tra loro con connettori a tunnel e per installare tutti i sistemi vitali (precedentemente trasferiti dal Gateway man mano che le missioni progrediscono utilizzando il lander europeo Large Logistics Lander ( EL3 )). Questi stessi astronauti saranno innegabilmente molto importanti anche dalla Stazione, seguendo e controllando gran parte delle installazioni del rover.

A bordo del futuro lander Heracles sarà inviato anche un rover per la stampa 3D. Questo rover convertirà la regolite estratta dalla montagna, combinata con l'urina, in un materiale solido stampabile in 3D, per stampare uno strato protettivo sulle strutture di base.

Partiamo dal presupposto che per ora non è stato progettato un rover con braccio robotico sufficientemente potente per installare la nostra serra, ma la sua fattibilità è assolutamente assicurata nei prossimi anni.

  • Seconda fase "βêta" :

Il nostro rover estrattore di ghiaccio "Neptune" atterrerà e inizierà il suo processo di estrazione per preparare l'arrivo degli astronauti.

Una volta che il campo sarà pienamente operativo, dopo il decollo con Ariane 6 a bordo del modulo Orion e l'aggancio al LOP-G, gli astronauti atterreranno alla base e inizieranno la missione.

2.3 L'ambiente sulla Luna è molto pericoloso per gli astronauti. Spiegate come il vostro campo lunare li proteggerà. (massimo 150 parole)
  • Uno strato di 1,5 metri di un materiale estremamente resistente realizzato con una combinazione di urina e regolite coprirà la base, proteggendo gli astronauti da micrometeoriti e radiazioni cosmiche e solari. Allo stesso modo, la cupola spaziale vitale si ergerà nella piccola montagna, fornendo una protezione molto più elevata.
  • L'assenza di aria sulla Luna è un altro grande problema. Pertanto, la base sarà divisa in due compartimenti grazie a una camera di compensazione nel connettore spaziale vitale, che consentirà di rifugiarsi in caso di perdita d'aria in uno dei compartimenti. Inoltre, per mantenere una temperatura stabile e vivibile, la base sarà isolata termicamente con l'aerogel di silice. Le sue capacità isolanti sono eccellenti, ma soprattutto potrebbe essere realizzato con il silicio e l'ossigeno contenuti nel regolite.
  • Gli astronauti saranno 29,5/29,5 in telecomunicazione con la Terra, consentendo un supporto eccezionale e la cooperazione con gli equipaggi della missione e la famiglia, ma anche di avvertirli in caso di pericolo imminente.
2.4 Spiegate come il vostro campo lunare fornirà agli astronauti:

Acqua
Cibo
Potenza
Aria

Gli astronauti avranno bisogno di acqua per diversi usi: bere, coltivare ortaggi, produrre ergole per razzi grazie all'elettrolisi per le missioni future e conoscere meglio la storia della Luna.
Quindi, il nostro rover "Neptune" sfrutterà l'acqua ghiacciata nelle regioni permanentemente in ombra vicino alla base (Shackleton, de Gerlache e il cratere tra questi due), e riporterà questo ghiaccio per essere immagazzinato dopo essere stato sciolto in liquido e filtrato. Per fare ciò, il rover sarà collegato a una torre di riflessione dei raggi solari precedentemente installata sul bordo dei crateri di spedizione: Neptune e la torre sono collegati tra loro grazie alla loro antenna, e lo specchio si muove automaticamente per riflettere i raggi solari nella traiettoria del pannello solare.
Utilizzeremo anche il Sistema Alternativo di Supporto alla Vita Micro-Ecologico (MELiSSA) per riciclare e purificare l'acqua della vita quotidiana: urina, usi igienici, sudore...

Abbiamo intenzione di installare una serra in montagna, divisa in due spazi. Nel primo, gli ortaggi cresceranno in un terreno fertile (prodotto dal compostaggio anaerobico). Abbiamo scelto i pomodori microtina per la loro rapidità di crescita e i cetrioli (non richiedono cottura). Il secondo è il comparto idroponico dove cresceranno le patate dolci per il loro alto contenuto di vitamine e carboidrati. Miglioreremo la coltivazione idroponica perché sappiamo che sarebbe il modo perfetto per far crescere gli ortaggi a lungo, utilizzando molta meno acqua.
La serra permette alle piante di rispettare il loro ciclo giornaliero: 9 ore di esposizione al sole e 15 ore di "notte", utilizzando un sistema di distribuzione dei pannelli origami. Il vetro della serra riduce l'energia solare ricevuta e lascia passare solo le lunghezze d'onda necessarie alla fotosintesi. Inoltre, durante le notti lunari, i LED con riflettori salveranno la continuità della crescita delle piante.

Dal momento che i raggi del Sole sono presenti quasi sempre nella nostra posizione, questa rappresenta la migliore fonte di energia per generare elettricità per alimentare la base e i rover.
Molti pannelli fotovoltaici saranno installati intorno alla base, sulla serra (sistema di distribuzione dei pannelli) e sulla montagna. Rappresenteranno più di 80% delle nostre risorse elettriche.
Utilizzeremo anche l'elettrolisi dell'acqua per scindere la sua molecola in ossigeno e diidrogeno, al fine di produrre elettricità utilizzando una cella a combustibile. Ma non rappresenterà la principale produzione di energia, poiché l'acqua sarà molto preziosa.
Tuttavia, dato che la notte lunare dura circa 3,5 giorni, immagazzineremo l'elettricità in batterie di supercondensatori per utilizzarla indirettamente e alimentare la base anche se la luce del sole non raggiunge i pannelli. Inoltre, potrebbe proteggere gli astronauti da una disfunzione imprevista di qualsiasi sistema di alimentazione.

L'aria è sicuramente la risorsa più importante. Oltre a riciclare l'acqua, il Sistema Alternativo di Supporto Vitale Micro-Ecologico convertirà anche la CO2 rilasciata dagli astronauti in O2 grazie a micro-alghe, per consentire loro di ottenere un ciclo permanente di autonomia. Anche se mancano ancora anni alla piena implementazione di questo sistema, per noi è il modo più efficiente per consentire una missione spaziale di lunga durata con equipaggio.
Inoltre, installeremo una ventilazione per dissipare l'aria e proteggere gli astronauti dall'assenza di fenomeni convettivi dell'aria in microgravità. Infatti, gli astronauti potrebbero rimanere uccisi se respirassero sempre la loro stessa CO2 respinta.
In particolare, le squadre di missione sulla Terra possono segnalare agli astronauti in qualsiasi momento un'alterazione anomala della pressione dell'aria.
(Continuiamo a guardare l'evoluzione del progetto rover di Thales Alenia Space per quanto riguarda l'estrazione/raffinazione dell'ossigeno dal regolite).

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

HWAB-I sarà una missione prevalentemente scientifica, per tutto il tempo supportata da equipaggi di missione sulla Terra e da astronauti a bordo del LOP-G. Sarà una preparazione completa per le future missioni su Marte, poiché ci renderemo conto dell'effetto psicologico di una missione a una tale distanza dalla Terra e perché nel corso di un utilizzo a lungo termine saremo in grado di adattare ogni sistema per renderlo il più conveniente possibile per il futuro. Inoltre, verificheremo la fattibilità della produzione di ergoli per razzi utilizzando risorse in situ: perché la Luna non dovrebbe essere la partenza di future missioni?

Permetteremo anche di preparare viaggi giornalistici (2 o 3) per raccontare pubblicamente come vivono gli astronauti, cosa fanno nella vita quotidiana e per mostrare al mondo che questa missione ha un'utilità reale.

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

È vero che una base costantemente attiva sarebbe più produttiva, ma la cooperazione tra i due astronauti è il punto più importante per la salute mentale e la sicurezza. Per questo motivo avranno un intervallo di tempo di sole 2,5 ore nella loro giornata.

Dopo il risveglio, il primo astronauta controlla sul cruscotto che tutto funzioni correttamente (pressione e ventilazione dell'aria, scorta di elettricità, riserva di acqua...). Se tutto è funzionante, sale nella serra per controllare la crescita delle piante e raccogliere gli ortaggi giornalieri. Poi, può raggiungere la cupola di lavoro per sperimentare la produzione di ergolo dalla regolite.

È ora che l'altro astronauta si svegli. Entrambi i compagni di squadra si lavano contemporaneamente e fanno colazione insieme: è il momento in cui discutono e si rendono conto di una nuova giornata di cooperazione.

Un'ora dopo, si preparano per un'attività extra-base (EBA): il secondo astronauta viene aiutato dal suo compagno a indossare la tuta EBA e a uscire attraverso la camera d'equilibrio d'ingresso. Sempre in comunicazione radio con l'altro astronauta grazie all'antenna, egli si occuperà di: estrarre campioni di regolite in punti strategici, ispezionare e riparare i sistemi della base se necessario, recuperare il serbatoio di ghiaccio estratto da Nettuno e scambiarlo con un altro serbatoio vuoto per consentire al rover di tornare in missione. Quando tutto è stato fatto, ritorna alla base attraverso la camera di compensazione, ed entrambi gli astronauti inseriscono il serbatoio di ghiaccio nel processo automatico di fusione e filtraggio.

Dopo aver mangiato, 2 ore sono dedicate a una sessione sportiva, obbligatoria nella routine degli astronauti. A causa della microgravità, il peso è molto diverso, quindi l'attrezzatura è progettata specificamente per essere utilizzata in queste condizioni. Una volta terminata la sessione, gli astronauti si riuniscono davanti allo schermo per effettuare una videochiamata con le squadre e i loro familiari. Anche se rappresentano gli astronauti più preparati della storia, non dobbiamo dimenticare che sono prima di tutto esseri umani e devono rimanere in contatto con le persone a loro vicine.

Poi, mentre il secondo astronauta continua a lavorare, rispettando l'intervallo di tempo di 2,5 ore, il primo si addormenta guardando Il pallido punto blu per ricordargli che, anche se la nostra culla, la Terra, è un quark nell'universo, sulla Luna Lei appare come un secondo Sole che rimane comunque vicino a lui e fa brillare gli occhi degli astronauti.

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