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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: Star Explorers

liceo COSTEBELLE  Hyères    Francia 15, 16   2 /


Visualizzatore esterno per progetto 3d

Descrizione del progetto

La nostra base Moon camp denominata Armstrong mira a essere una base quasi autosufficiente sotto tutti i punti di vista, in grado di ospitare fino a 6 astronauti. È stata progettata per essere realizzata entro i prossimi 15 anni e per essere autosufficiente entro i prossimi 20 anni. Il nostro progetto si basa su molte informazioni verificate, ma la mancanza di informazioni sul tunnel lavico può essere un problema.

Inizialmente, la base sarà rifornita di cibo e acqua dalla Terra, perché le installazioni che abbiamo previsto per una base a medio termine non possono avere prestazioni ottimali non appena vengono messe in funzione. Quindi gli astronauti si alterneranno ogni 6 mesi per una durata di circa 5 anni.

In una seconda fase, la base sarà autosufficiente in termini di cibo e acqua e le infrastrutture saranno completamente funzionanti. Da quel momento in poi, le ricerche potranno essere pienamente efficaci all'interno della banca dati. Gli astronauti non resteranno più 6 mesi ma un anno, se possibile anche di più.

Il nostro modello 3D contiene: una rappresentazione della posizione del nostro campo lunare; moduli abitabili; il lander lunare che funge da ascensore tra l'orbita, la superficie e il tubo di lava; la serra agricola, il rover Pegasus, i pannelli solari.

2.1 Dove volete costruire il vostro Moon Camp?

Il nostro progetto di base lunare sarà costruito all'interno di un tubo di lava a cui accederemo attraverso il Foro Mare Ingenii, situato verso il Polo Sud lunare (160.0° E, 35.6° S). Questa posizione ci permette un'esposizione permanente al Sole, riducendo così le variazioni estreme di temperatura e consentendo un'insolazione ottimale per i pannelli solari che forniscono energia elettrica.

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

Il nostro campo lunare sarà composto da 5 moduli denominati Shelter. Sono realizzati con una robusta lega di alluminio e titanio leggero. Ogni modulo è dotato di un motore per atterrare con precisione nel tubo di lava. Uno Shelter è composto da 3 piani abitabili; il piano centrale funge da nodo tra i moduli. Lo Shelter centrale ha 4 passerelle pieghevoli che sono strettamente collegate agli altri moduli. Tutte le finestre del nostro progetto che sono a contatto con il vuoto sono realizzate in polietilene compresso e hanno uno spessore di alcuni centimetri. I divisori e i mobili che rimarranno immobili (banco di lavoro, doccia, forno, ecc.) sono fissati a terra. Il resto dei componenti (stampante 3D, letto medico, ecc.) saranno portati come pezzi di ricambio durante le prime missioni con equipaggio e saranno assemblati sul posto. Gli Shelter saranno adattati ai futuri lanciatori dell'ESA, come l'Ariane 6, e decolleranno uno alla volta da Kourou, nella Guyana francese. Un secondo stadio riaccendibile spingerà il carico utile verso la Luna prima di rilasciare il modulo nel momento ottimale. I pannelli solari sono pieghevoli e non occupano molto spazio nella carenatura al momento del decollo; saranno portati sulla Luna contemporaneamente al rover Pegasus. Infine, la serra agricola sarà portata durante una missione specifica. È stata progettata sulla Terra come un pezzo di ricambio simmetrico che può essere assemblato facilmente. Per quanto riguarda le finestre, la parte trasparente è realizzata in polietilene.

 

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

La nostra base si trova in un vecchio tunnel di lava scavato a diverse decine di metri sotto la superficie. Lo spesso strato di suolo lunare protegge gli astronauti dai principali pericoli della Luna, come le radiazioni emesse dal Sole e le frequenti piogge di meteoriti di piccole o grandi dimensioni. Oltre alla vicinanza al Polo Sud, che rende le temperature più gradevoli (tra -50 °C e 0 °C), questa posizione sotterranea riduce ulteriormente l'impatto della temperatura sugli astronauti (circa -20 °C nel tubo di lava). I materiali utilizzati nella fabbricazione del nostro Moon Camp sono stati scelti per migliorare questa protezione naturale.

2.4 Spiegate come il vostro campo lunare fornirà agli astronauti:

Acqua
Cibo
Potenza
Aria

Gli astronauti portano con sé l'acqua al momento del decollo. Ogni Shelter utilizza lo stesso sistema di recupero dell'acqua della ISS: il Water Recovering System (WRS). Raccoglie l'acqua da tutta la base: toilette, docce, tutte le acque di scarico, nonché l'umidità dell'aria, la condensa e il sudore. Quest'acqua viene poi filtrata e purificata. Questo permette di avere un circuito quasi chiuso all'interno del nostro Campo Lunare: infatti, il sistema non recupera tutta l'acqua utilizzata, motivo per cui le navi da carico verranno regolarmente a rifornire la base.

A lungo termine, possiamo immaginare che gli astronauti estraggano acqua gelata dai poli per essere più autonomi.

Durante le prime missioni con equipaggio, gli astronauti porteranno con sé una scorta di alimenti come quelli utilizzati oggi sulla ISS: cibi liofilizzati, essiccati, termostabilizzati o irradiati. Le navi cargo riforniranno puntualmente questa scorta. A medio e lungo termine, gli astronauti potranno creare un orto e raccogliere il cibo prodotto all'interno della serra agricola. Uno degli Shelter contiene diversi scaffali in cui gli astronauti possono coltivare la spirulina, un'alga che ha molte proprietà nutrizionali e mediche e che produce ossigeno attraverso la fotosintesi. Questa complessa reazione è ottimizzata quando le alghe sono illuminate con luce blu, motivo per cui sono state installate luci al neon blu in ogni scaffale.

L'elettricità sarà prodotta da pannelli solari orientati automaticamente per catturare la massima quantità di raggi emessi dal sole. Questa energia sarà immagazzinata in batterie ricaricabili. Gli astronauti, mentre fanno sport, non solo producono acqua con il loro sudore, ma generano anche elettricità dal movimento meccanico prodotto dalle macchine per la forza o dalla bicicletta. Oltre a queste fonti di energia, ogni modulo contiene diverse celle a combustibile alcalino che producono elettricità (da 10 a 100 kW) e calore da diidrogeno e diossigeno.

La produzione di acqua e aria sono collegate: il WRS, che ricicla l'acqua della base, ne fornisce una parte al Sistema di generazione di ossigeno (OGS). Tramite elettrolisi, questo sistema produce gas diidrogeno e diossigeno. Una parte di questo sistema combina il diidrogeno con l'anidride carbonica espirata dagli astronauti per creare calore e metano, che viene utilizzato come carburante dal motore del modulo di discesa. La produzione di ossigeno è assicurata anche grazie alla fotosintesi della spirulina in uno degli Shelter. L'area disponibile nello Shelter per la coltivazione di queste alghe è di circa 27m2/persona. In caso di emergenza, se nessuna di queste fonti d'aria è disponibile, il nostro Campo Luna dispone del sistema Vika, già utilizzato nella stazione MIR: consiste nell'accendere clorato di sodio in polvere con ferro in polvere, una reazione chimica che permette di produrre cloruro di sodio e ossigeno gassoso.

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

Il nostro campo lunare ospiterà essenzialmente missioni scientifiche. Il suo scopo principale è quello di testare e scoprire nuove tecnologie e di addestrare astronauti con l'obiettivo di inviare un giorno il primo uomo su Marte. Naturalmente, l'obiettivo è anche quello di conoscere meglio la Luna e quindi la Terra e il sistema solare. L'assenza di atmosfera e di inquinamento luminoso ci offrirà nuove prospettive per la ricerca astronomica e lo studio dello spazio profondo. Infine, in futuro, potrà servire come base avanzata per i viaggi interplanetari.

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

Al risveglio, gli astronauti si recano nella sala comune per fare colazione e chiacchierare con gli altri astronauti. Dopo il briefing della giornata, ogni astronauta inizia il suo programma definito in coordinamento con i team dell'agenzia spaziale sulla Terra. I compiti possono essere di quattro tipi: Salute: Gli astronauti devono sottoporsi a test medici per il loro benessere o per essere trasferiti in laboratorio per studiare gli effetti di una lunga permanenza sulla Luna. Devono inoltre fare almeno 2h30 di sport al giorno per mantenere una buona forma fisica, perché i muscoli e le ossa si deteriorano quando la gravità è nulla o debole. -Manutenzione: gli astronauti devono provvedere alla manutenzione delle diverse parti del campo lunare effettuando operazioni di manutenzione all'interno o all'esterno. Possono usare la stampante 3d dell'officina per riparare i pezzi rotti. Devono anche occuparsi della coltivazione di diverse piante nella serra agricola, nonché della spirulina. -Ricerca: Una delle parti più importanti del programma di un astronauta è la ricerca. Corrisponde allo studio della Luna, dei suoi componenti, ma anche delle sue proprietà e dei suoi effetti sul corpo e sugli esseri viventi. -Uscita extraveicolare: È il tipo di attività che gli astronauti preferiscono. In combinazione, studiano il tubo di lava, vanno in superficie per raccogliere campioni, recuperano le batterie elettriche... La giornata è scandita come sulla Terra grazie ai pasti che seguono i fusi orari UTC. La sera, nella sala comune, gli astronauti fanno un debriefing della giornata sulle varie informazioni nuove trovate durante il giorno. Poi comunicano tutto questo ai team sulla Terra. Infine, dopo aver consumato il pasto serale, gli astronauti hanno del tempo libero da dedicare alle attività personali prima di andare a dormire.

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