In Moon Camp Pioneers, la missione di ogni squadra consiste nel progettare in 3D un campo lunare completo utilizzando un software di loro scelta. Devono inoltre spiegare come utilizzeranno le risorse locali, proteggeranno gli astronauti dai pericoli dello spazio e descriveranno le strutture abitative e lavorative del loro campo lunare.
SCUOLA DOUKAS Marousi-ATHENS Grecia 15 2 / 0 Inglese
Software di progettazione 3D: Fusion 360
La nostra missione è quella di installare un campo in un tubo di lava lunare, in conformità con l'accordo delle Nazioni Unite sulla Luna. Il nome dell'accampamento è "PETRALONA", una delle più antiche grotte utilizzate dall'uomo preistorico in Europa.
Fase 1- PREPARAZIONE. Inizialmente un orbiter (forse il Gateway) intorno alla Luna fornirà una base per viaggi di più settimane con equipaggio sulla superficie lunare con un rover pressurizzato per preparare mappe dettagliate della superficie e del sottosuolo. Una sonda robotica esplorerà l'ingresso, le pareti e il tunnel del tubo di Marius Hills per verificare l'idoneità all'abitazione umana, l'esistenza di ghiaccio e per sviluppare la logistica.
Fase 2- IMPOSTAZIONE DELLA BASE. Tre voli cargo senza equipaggio con il razzo Ariane 6 e uno con equipaggio con la navicella riciclabile dell'ESA prepareranno il tubo di lava e stabiliranno i sistemi primari: l'ascensore, gli habitat pressurizzati, l'energia, le comunicazioni e i sistemi di approvvigionamento vitale.
Fase 3- Campo autosostenibile. Produzione e assemblaggio in situ di habitat e infrastrutture. Supporto vitale e generazione di energia in situ, estrazione di regolite, estrazione di ossigeno, produzione di acqua, pannelli solari e altre centrali elettriche, serra e produzione di carburante. Una piantagione robotica controllata a distanza per l'estrazione di ghiaccio e di elementi volatili (N, H, C) sarà stabilita sull'altopiano di Aristarchus e una conduttura di 300 km la collegherà al nostro campo.
Fase 4 - ESTENSIONE DELLA BASE. Fabbricazione e riparazione in situ. Esplorazione ed esperimenti sulla Luna. Esplorazione dello spazio profondo, supporto per viaggi su Marte e attività commerciali.
Stabilire il primo insediamento umano extraterrestre come passo iniziale per espandere le attività dell'uomo nel sistema solare e soprattutto come stazione intermedia per il viaggio verso Marte. Servirà come esperimento a lungo termine per studiare l'abitare permanente di un altro pianeta con condizioni di vita ostili lontano dalla Terra. È una meravigliosa opportunità per provare nuove tecnologie in situazioni reali, la logistica di un simile tentativo, i problemi medici e psicologici degli astronauti. La Luna offre un laboratorio scientifico unico per esperimenti di fisica, chimica, biologia, geologia e sociologia che non possono essere condotti sulla Terra, riguardanti la genesi della Terra e della Luna, la nostra protezione dalle minacce spaziali e l'osservazione avanzata dello spazio profondo con nuovi telescopi. Inoltre, l'estrazione di risorse lunari preziose (compresi i metalli delle terre rare, i nuovi minerali e l'elio-3), la fabbricazione di prodotti spaziali commerciabili e il turismo faranno progredire la tecnologia, favoriranno la crescita economica e creeranno prospettive di lavoro gratificanti.
In un tubo di lave nella regione delle Marius Hills con un lucernario (58 × 49 m e 40 m di profondità) e uno spessore del tetto di 20-25 m, alle coordinate 14.2°N, 303.3°E. Questo habitat sarebbe completamente protetto da radiazioni, variazioni estreme di temperatura, bombardamento di meteoriti, elettricità statica e polvere di regolite. Evitando le temperature estremamente basse ai poli, si risparmierà quasi 30% dell'energia necessaria. In questo modo, è possibile ridurre notevolmente il peso, la complessità, i protocolli speciali e le schermature rispetto agli habitat di superficie, ampliando gli obiettivi e la durata delle missioni scientifiche, consentendo l'atterraggio di un maggior numero di membri dell'equipaggio (che lavoreranno in condizioni di routine e con una psicologia migliore) e di una maggiore massa di carico utile per scopi scientifici. L'Equatore è il sito più facile da atterrare e in costante comunicazione con la Terra, anche se le notti lunari rappresentano una sfida per l'alimentazione. Il suolo maturo della vicina Maria è ricco di metalli. Le risorse di acqua (>500-700 ppm), N, H e C sotto forma di depositi piroclastici sono significative sull'altopiano di Aristarco. I dati più recenti hanno mostrato una diffusa abbondanza di acqua immagazzinata nelle sfere di vetro da impatto.
Durante la preparazione verrà trasportato materiale terrestre, tra cui rifugi auto-dispiegabili, unità di produzione/riciclo di ossigeno e acqua, cibo per un mese, pannelli solari e batterie cariche per il periodo notturno, moduli di chiusura ad aria, alluminio, fibre di carbonio, gru da miniera, due rover robotici, antenne, stampante 3D, tute spaziali, piccole quantità di ossigeno, azoto e idrogeno.
Dopo aver livellato il pavimento della galleria, il segmento selezionato sarà schermato dalla superficie sigillando in modo impermeabile il lucernario e bloccando poi il lume sottostante su entrambi i lati con pareti ermetiche. Le fenditure aperte sul tetto saranno schermate con ceramica trasparente di ossinitruro di alluminio per un'illuminazione naturale, insieme a lampade che emettono luce visibile e infrarossa, UV-A e UV-B per imitare meglio la luce solare. Verrà creata un'area pressurizzata riempita con aria respirabile a 1 atm.
Gli habitat permanenti saranno costruiti con calchi di regolite e stampa 3D utilizzando il suolo lunare. Campo di Petralona consiste in una torre centrale contenente un ascensore per carichi pesanti e uno per il personale, che parte dal pavimento del tunnel e si espande attraverso il lucernario schermato fino alla superficie lunare in una struttura a cupola protetta dalle radiazioni da una copertura di regolite di 2 metri di spessore e dotata di finestre in ceramica. È l'ingresso principale per l'equipaggio e i veicoli attraverso un modulo airlock. I rover possono anche attraccare in modo ermetico. Sulla superficie si trovano anche la rampa di lancio, le piastre solari e un guscio protettivo con un razzo per l'emergenza.
Gli habitat, che utilizzano un design ortogonale semplice e a basso costo, saranno realizzati con materiali leggeri e durevoli, collegati tra loro e con la base della torre parallela al terreno attraverso moduli a camera stagna. Questi includono un'area comune per il tempo libero e le attività, stanze private per ogni persona (poiché l'esigenza di spazio personale è di primaria importanza), un centro di controllo e comunicazione, laboratori, strutture mediche, serra, edifici per i sistemi di riciclaggio, il trattamento della regolite, l'elettrolizzatore, l'accumulo di energia, l'officina di manutenzione e il magazzino.
Una rampa dalla superficie al pavimento del tunnel sarà un accesso alternativo. Nel tunnel, all'esterno delle pareti, si troveranno i serbatoi di carburante, la centrale nucleare e le miniere di paleoregolite.
Sulla superficie lunare la polvere, il vento solare e l'elettricità statica di centinaia di volt come nei crateri polari, insieme alle temperature estreme alternate tra 127 C e meno 173 C, logorano la salute dell'equipaggio, i dispositivi elettronici, i pannelli solari e altri macchinari. La costruzione di una base lunare all'interno di un tubo di lava comporta notevoli vantaggi operativi, tecnologici ed economici. Il nostro accampamento sarà schermato dall'ambiente di superficie in modo da offrire condizioni abitabili all'interno, con temperature miti e costanti intorno ai 17 °C, rispetto alle temperature diurne e notturne che oscillano selvaggiamente sulla superficie della Luna. Inoltre, l'intero avamposto interno sarà riempito di aria respirabile pressurizzata a 1 atm e collegato tramite condutture a una regione ricca di acqua e volatili. Il tetto del tubo di lava selezionato è di quasi 25 metri e fornisce quindi una protezione assoluta contro micrometeoriti, meteoriti e radiazioni cosmiche, poiché lo scudo antiradiazioni convenzionale è solo parzialmente efficace. È anche sicuro contro i terremoti lunari e ha proprietà robuste. L'abbondanza di spazio permette un'espansione incrementale della base collegando altri habitat attraverso moduli airlock e, nel caso in cui una parte danneggiata possa essere isolata dal resto semplicemente chiudendo i portelli condivisi. Inoltre, il fatto di trovarsi in prossimità della Terra, al livello dell'equatore, rende le comunicazioni con la Terra prive di ostacoli, proteggendo l'equipaggio da eventuali emergenze, soprattutto mediche, che richiedono un immediato intervento chirurgico robotico controllato a distanza da un'équipe specializzata sulla Terra. Grazie all'ambiente protetto e al massimo isolamento termico, il fabbisogno energetico è ridotto, la produzione di cibo sarà più facile, l'agricoltura sperimentale e la coltivazione della regolite fattibili, e il fabbisogno di acqua, aria ed energia minore e più economico. Lavorare in habitat comodi, salubri e ampi, senza pesanti tute spaziali, rende la vita quotidiana più vicina a quella terrestre, migliorando la psicologia e la sicurezza.
ACQUA
Mettere insieme idrogeno (dalla regolite lunare, che viene costantemente impiantato per 40-50ppm dal vento solare o viene recuperato dalle celle a combustibile dei lander dopo ogni atterraggio) e ossigeno
Acqua derivata dal vento solare immagazzinata in sfere di vetro da impatto su tutta la superficie lunare (7 × 1014 kg).
Depositi piroclastici di acqua estratta dal vicino altopiano di Aristarco (>500-700ppm)
Ghiaccio mescolato al suolo nelle zone permanentemente in ombra o nel paleoregolite del tubo di lava
Dopo la combinazione dell'idrogeno con la CO2 espirata dall'equipaggio o con quella ottenuta dalle trappole fredde lunari (4H2 + CO2 → 2H2O + CH4, Reazione di Sabatier)
Attraverso un rigoroso sistema di riciclaggio
ARIA
Gli impianti di produzione di aria respirabile (20% O2 e 80% Azoto) creano ossigeno
dall'acqua mediante elettrolisi
dalle piante in serra attraverso la fotosintesi
dal regolite lunare (come ossidi 40-45% di ossigeno in massa) mediante riduzione del regolite con pirolisi (2FeTiO3+2H2 →2Fe+2TiO2+2H2+O2) o attraverso un processo elettrolitico a sali fusi.
L'azoto può essere estratto dal basalto marino dopo il riscaldamento insieme a H2 e CO e recuperato attraverso sistemi di riciclaggio.
CIBO
Piante a crescita rapida come cavolo, patate dolci, grano, lattughe, cetrioli, pomodori, soia, quinoa, ravanelli, crescione, funghi e patate potrebbero essere coltivate in modo idroponico nella serra illuminata dai LED.
Un'acquacoltura con specie di modesto fabbisogno di O2, bassa produzione di CO2, breve tempo di schiusa e minimo fabbisogno energetico (da 5 a 20 volte inferiore a quello dei mammiferi) come la spigola e la magra le cui uova saranno inviate dalla terra. Tuttavia, cozze e gamberi sono soluzioni superiori in termini di occupazione di spazio e di apporto calorico per massa.
Allevamento di pollame - uova
Produzione di carne con l'ingegneria genetica in colture cellulari in vitro
POTENZA
Un sistema di fissione nucleare da 40KW
Energia solare. La lunga notte può essere affrontata costruendo impianti fotovoltaici in luoghi sparsi, in modo che almeno uno di essi sia sempre alla luce del giorno, oppure una centrale elettrica dove la luce del sole è costante o quasi. I laser possono convogliare l'energia dalle aree illuminate dal sole alle regioni in ombra. Oppure immagazzinare energia durante i 15 giorni di luce solare.
Gli elettrolizzatori a energia solare scindono l'acqua in ossigeno e idrogeno per formare propellente o per essere ricombinati in celle a combustibile rigenerative come energia immagazzinata.
Metano dalla reazione di Sabatier e dalla pirolisi di rifiuti di plastica e di equipaggio con ossigeno in situ.
Gli oggetti non riutilizzabili saranno fabbricati con materiali fotochimicamente degradabili dopo l'esposizione ai raggi UV del sole, mentre i rifiuti di piccole dimensioni saranno trattati in un inceneritore sotto l'effetto dell'ossigeno, riducendo drasticamente il volume dei rifiuti. Tutti i resti possono essere sepolti in un cratere vicino alla base o in un tubo di lava con ingresso sigillato, utilizzandolo come discarica.
I rifiuti imballati possono essere fatti esplodere lontano dalla Luna; ad esempio, in direzione del Sole (specialmente per quelli tossici o radioattivi) o nell'atmosfera terrestre per un rientro distruttivo pianificato su un'area disabitata.
Nel supporto vitale biorigenerativo, piante e batteri trasformano tutti i rifiuti non commestibili del cibo, gli escrementi umani e altri rifiuti biologici in una sorta di fertilizzante. L'acqua per l'igiene, il sudore insensibile, lo sciacquone del bagno mescolato con le feci e l'urina vengono riciclati con l'ultrafiltrazione in acqua da versare nella serra. L'anidride carbonica espirata dalla cabina, combinata con l'idrogeno, recupera l'acqua e produce metano (reazione Sabatier).
Sulla Luna le antenne a onde radio hanno sempre bisogno di un contatto visivo diretto. I satelliti in orbita lunare lo rendono più facile e collaborano anche per il sistema di navigazione GPS. I sistemi avanzati che utilizzano i Klystron sul lato vicino all'equatore saranno in costante comunicazione con il sistema di stazioni terrestri, comprese le antenne dello spazio profondo. Lungo
La comunicazione a distanza con i rover o altri campi si ottiene anche tramite i satelliti, mentre quella a breve distanza tramite piccole antenne a dipolo che possono inviare solo fino a dieci chilometri. La comunicazione interna alla base può essere ottenuta tramite cavi Ethernet.
La tecnologia LTE/4G o 5G sarà testata per le comunicazioni sulla superficie lunare, poiché il paesaggio lunare è generalmente un terreno aperto e le onde elettromagnetiche si propagano anche senza atmosfera.
Le comunicazioni ottiche basate sul laser tra la Terra e la Luna o tra i satelliti saranno stabilite utilizzando telescopi ottici come espansori del fascio, consentendo il trasferimento di più dati in meno tempo, come le trasmissioni video 4k o la chirurgia robotica temporizzata controllata a distanza dalla Terra.
ARGOMENTI:
Astronomia, scienze spaziali, biologia, biotecnologia, sismologia, vulcanologia, ingegneria, robotica, informatica, sociologia.
ESPERIMENTI:
Telescopi integrati con algoritmi prognostici avanzati ad alta complessità per il rilevamento precoce della collisione di asteroidi con la Terra.
Radiotelescopio che utilizza il lato lontano come piattaforma stabile per studiare le radiazioni dell'Universo primordiale, al riparo dalle emissioni radio terrestri e da altri disturbi atmosferici (ad esempio, nuvole, luce lunare, umidità).
Telescopi a specchio liquido a bassa temperatura su entrambi i poli che osservano, senza sfondo termico, l'universo, nella gamma dell'infrarosso, per studiare origini, evoluzione e proprietà dell'universo.
Fisica delle astroparticelle (ad es. netrini di alta energia, antiparticelle, ecc.)
Laser ranging lunare per testare la relatività generale e ricercare la natura della materia oscura.
Campionare gli antichi crateri della Luna per studiare come si è formato il sistema Luna-Terra
Utilizzo del vento solare per la produzione di energia
Usare gli spazzini dell'elettricità statica nei crateri polari come banche di energia
Chirurgia robotica a distanza in microgravità per situazioni di emergenza, con risposta immediata in tempo reale dal centro medico sulla Terra e trasmissione di big data
Materiali ultraleggeri per applicazioni spaziali
Comportamento e meccanismi dei materiali in ambienti estremi, in condizioni di bassa gravità e in presenza di polvere elettrostatica.
Robotica avanzata per il rilevamento di ambienti estremi, la mobilità, la manipolazione e il rilevamento, la calibrazione e la riparazione automatizzati e autonomi.
Produzione nello spazio e assemblaggio autonomo di strutture e veicoli spaziali
Levitazione elettrostatica con sorgenti ioniche a liquido
Sviluppo di motori ionici multi-megawatt e propulsione ad antimateria per Marte
Produrre carne in laboratorio utilizzando colture cellulari in vitro derivate da proteine animali.
Sismologia, vulcanologia dei tubi di lava
Materiali resistenti ai danni e autorigeneranti
Tecniche di processo del regolite per l'estrazione di ossigeno, acqua e altri elementi
Biosegnali di vita aliena, soprattutto nei tubi di lava
Progettazione di esperimenti per creare dati pronti per l'AI/ML per la quantificazione dell'incertezza contro correlazioni fuorvianti, come guida alla soluzione di viaggi interplanetari e nuovi spazi di scoperta.
Come la microgravità influenza la crescita dei tessuti e la guarigione delle ferite
Produzione di sangue e pelle sintetici
Testare tecniche di alta schermatura per eliminare le perdite termiche o d'aria e le perdite volatili durante lo scavo
Tutti i membri dell'equipaggio, prime e backup, selezionati per l'Moon camp si addestreranno insieme, perché devono sia conoscersi sia imparare a lavorare insieme in modo efficiente e secondo i ruoli e le responsabilità distribuite che sono loro assegnati. Tutti i nuovi candidati astronauti, che hanno background professionali e competenze diverse, devono raggiungere una base minima di conoscenze comuni. Devono imparare la medicina, le lingue, la robotica e il pilotaggio, il volo spaziale e l'ingegneria dei sistemi spaziali, l'organizzazione dei sistemi spaziali, l'agricoltura e l'informatica avanzata.
Saranno addestrati in ambienti privi di gravità, indossando la tuta spaziale, per essere pronti a camminare sulla Luna.
Si occuperanno di discipline tecniche, come l'ingegneria elettrica, l'aerodinamica, la propulsione, la meccanica dell'orbita, i materiali e le strutture, oltre ad essere introdotti a discipline scientifiche, come la ricerca in microgravità (in fisiologia umana, biologia e scienze dei materiali), l'osservazione della Terra, l'astronomia, il diritto spaziale e gli accordi intergovernativi relativi alla cooperazione mondiale nello spazio.
Dovrebbero essere istruiti a vivere, lavorare ed eseguire esperimenti scientifici nell'ambiente estremo della Luna attraverso una dettagliata panoramica pratica e in realtà virtuale aumentata di tutti i sistemi del campo (ad esempio, struttura e progettazione dell'habitat, siti di scavo, navigazione e controllo della guida, controllo termico, generazione e distribuzione dell'energia elettrica, comando e tracciamento, sistemi di supporto vitale, operazioni robotiche generiche, rendezvous e docking, sistemi per le attività extraveicolari, sistemi di carico utile), nonché sui principali sistemi delle navicelle e dei rover che servono il campo. Gli astronauti che si preparano a esplorare i tubi di lava avrebbero bisogno di un addestramento per attraversare ambienti sviluppati in verticale e per l'esplorazione di grotte con terreni irregolari, rocce taglienti e cadute di massi, mentre la camminata sulla Luna è accompagnata dall'innalzamento della polvere e dall'elettrificazione.
L'addestramento comprende anche la formazione per affrontare situazioni fuori norma, l'analisi dei guasti e le attività di recupero/riparazione. Queste missioni non sono completamente indipendenti senza la presenza di robot. Questo apre una nuova strada all'interazione uomo-robot.
VIAGGIO DA E VERSO LA TERRA
Lander riutilizzabile ad atterraggio verticale per l'equipaggio e per l'aggancio alla ISS
Razzo da carico senza equipaggio
Lander riciclabile
Tenersi pronti per l'evacuazione di emergenza.
Trasporto Terra-Luna senza razzo con un cavo fabbricato con nanotubi di carbonio
VEICOLI SULLA LUNA
Rover pressurizzati che si agganciano alla base o a un altro Rover.
Trattori fuoristrada con lama bulldozer agganciabile nella parte anteriore, che trasportano un serbatoio d'acqua o un cassone di carico o un cassone per lo smaltimento dei rifiuti e che possiedono un braccio robotico dotato di escavatore/scavatrice.
Gru teleguidata per il sollevamento di carichi pesanti,
Veicolo teleguidato per la perforazione e lo scavo della regolite.
Binari ferroviari a levitazione magnetica
Funivie pressurizzate che possono attraccare alla base.
ESPLORAZIONE DELLA LUNA
Veicolo di esplorazione multimissione con sistemi autonomi di supporto vitale per 4-8 astronauti e raggio d'azione di 200 km, telecomunicazioni indipendenti con la Terra, un drone a bordo, capacità di riciclaggio dell'ossigeno e dell'acqua che aumenta il supporto vitale fino a 14 giorni, un array solare e RFC. Possono essere utilizzati anche come rifugi fino all'arrivo dei soccorsi dalla Terra.
DRONI teleguidati, con propulsione a perossido di idrogeno o getti di gas CO2 o levitazione elettrostatica con un propulsore ionico
English 
Chinese 
Czech 
Danish 
Estonian 
Finnish 
French 
German 
Greek 
Hungarian 
Italian 
Latvian 
Lithuanian 
Dutch 
Norwegian 
Polish 
Portuguese (Portugal, AO90) 
Romanian 
Slovak 
Slovenian 
Spanish 
Swedish 