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.
IES SAN ISIDRO Madrid-MADRID Spagna 16 6 / 2 Español
Software di progettazione 3D: Tinkercad
Il campeggio Farcamp prende il nome dalla parola "far", "lejos", e "camp", "campamento", in inglese, perché si trova a una decina di chilometri di distanza.
Il campo lunare dispone di uno spazio per 5 astronauti, 2 rover lunari per lo scavo e l'indagine superficiale, un cohete con la sua rispettiva zona di scarico e una scavatrice per l'estrazione dell'acqua. A causa della forte pressione sulla Luna, l'acqua si trova solo sotto forma di ghiaccio. Ciò implica che nel momento in cui si estrae l'acqua si trasforma istantaneamente in gas, il che si chiama sublimazione. Il nostro escavatore è in grado di affrontare questa situazione.
Per quanto riguarda la produzione di energia elettrica, Farcamp dispone di diverse forme di utilizzo, come il sistema di protezione delle navicelle lunari e la zona di allenamento per gli astronauti. Sono presenti anche installazioni di produzione attiva, con un campo di eliostati adattato alla superficie lunare e un altro sistema di sporgenze che calibra e accumula il calore in un suolo di alluminio.
Infine, abbiamo progettato un sistema di protezione passiva, per i problemi persistenti che riguardano la radiazione solare costante e gli oggetti spaziali, e un altro di protezione attiva, per i tormenti solari più forti, i lunamoto e gli oggetti più pericolosi per la sopravvivenza sulla Luna.
L'obiettivo principale di questo campo lunare è mantenere la presenza dell'umanità sulla Luna per il massimo tempo possibile con la massima autosufficienza possibile. Per raggiungere questo obiettivo abbiamo ideato diverse forme per, in primo luogo, soddisfare le esigenze di base degli astronauti e, in secondo luogo, costruire le installazioni che rendano realmente possibile la vita permanente sul satellite. Queste necessità fondamentali sono: acqua, cibo, aria, comunicazione con la Terra, elettricità e, sicuramente, sicurezza. Le installazioni di cui abbiamo bisogno sono: una piattaforma di discesa e di atterraggio, una flotta di veicoli lunari e un sistema di prevenzione e protezione dagli incidenti.
I problemi maggiori per la sopravvivenza della Luna sono l'approvvigionamento di acqua, energia e materiali da costruzione. I metodi per il loro recupero sono stati specificati alla fine del rapporto, ma per essere efficaci è necessario un luogo specifico, il polo sud del satellite. Qui si trova una grande quantità di basalto con un alto contenuto di titanio, una grande quantità di minerali di alluminio (plagioclasio feldespato), gerro e magnesio (pirosseno e olivino) e di silicio, quest'ultimo in maggiore quantità, che formano il 45% della corteccia lunare. Sebbene fosse poca, l'acqua nella superficie del polo lunare può essere trovata in abbondanza, ma solo in stato sordo (hielo) a causa della bassa pressione.
La maggior parte dell'infrastruttura degli impianti è formata da alluminio, titanio e silicio, che si ottengono dalla cortina lunare attraverso un sistema di scavo grazie alla grande quantità di materiali trovati sulla Luna.
Anche l'alluminio viene utilizzato, al pari del silicio, come specificato più avanti, per la produzione di energia elettrica. Sotto forma di un foglio di alluminio e di pannelli solari, rispettivamente.
Nel processo di ottenimento del titanio si sfruttano i protoni accumulati dal vento lunare nel materiale per atrappolare l'idrogeno, che si conserva al momento della dispersione. In questo modo otteniamo due materie prime importanti alla volta.
Per quanto riguarda la progettazione del campeggio, ne abbiamo scelto uno di tipo iglú per proteggere la struttura e riparare gli impatti per tutto il periodo del soggiorno. Inoltre, per ottimizzare la quantità di materiale necessario, tutti gli spazi sono stati sfruttati al massimo.
La Luna presenta diversi pericoli, come le lunamotos frecuentes, la radiazione solare o gli impatti di oggetti lunari.
Per evitare la grande quantità di lunamoto, che si verificano anche a meno di 30 chilometri di distanza dalla superficie, ricorriamo a una struttura alla base di tutti gli edifici del campeggio, che viene montata insieme ad essi, evitando così danni alle strutture e generando elettricità con l'energia cinetica prodotta.
La radiazione nella Luna è un problema molto importante, in quanto può causare la morte in pochi minuti in grandi quantità e, in dosi più piccole ma prolungate, è causa di cancro, cataratta, ecc.
Per proteggerci da essa, le tute per gli astronauti sono composte da materiali come il Kevlar, il teflon (PTFE) e il Nomex per resistere alla mancanza di pressione esterna, agli incidenti, alla radiazione e alle temperature estreme.
La Luna, a differenza della Terra, è priva di atmosfera, per cui la maggior parte degli oggetti spaziali che si dirigono verso di essa non vengono disintegrati. Inoltre, se il campo gravitazionale è basso, ogni oggetto che impatta con la Luna forma un cratere e lascia cadere una serie di oggetti più piccoli che raggiungono i chilometri di distanza prima di precipitare. Questi elementi più piccoli sono quelli che dobbiamo evitare perché possono raggiungere velocità superiori a 100 m/s. Per questo possiamo usare un radar che segue gli oggetti più grandi e può prevedere il loro comportamento.
Insieme, si prevedono i rischi che possono insorgere affinché gli astronauti residenti adottino misure di prevenzione. Questo, unito ai sistemi passivi già menzionati che evitano i problemi permanenti, come la radiazioni leve che è sempre presente, offre una sicurezza completa agli astronauti.
Agua:
Disponiamo di un prototipo di taladradora funzionante con energia solare, dotato di un radar in grado di rilevare lo strato di ghiaccio nelle celle dei poli e di trasportarlo fino ad esse ottenendo il gas e producendo un cambio di stato nella propria macchina per terminare la filtrazione dell'acqua ottenuta.
Comida:
In relazione all'autosufficienza della base, la produzione di alimenti è fondamentale. A tal fine, abbiamo costruito un impianto di irrigazione del quale ricaviamo verdure come patate, lenticchie e cereali. L'aria necessaria per queste installazioni utilizza lo stesso sistema degli astronauti.
Aire:
Con l'aiuto della radiazione solare, il sistema utilizza il suolo lunare per elettrolizzare l'acqua, che può essere estratta dalla propria Luna, e per deshidratare i gas che esalano gli astronauti, generando due prodotti: ossigeno e idrogeno.
Il diossido di carbonio che emettono gli abitanti della Luna può essere conservato e combinato con questo idrogeno attraverso un processo di idrogenazione catalizzato dal suolo lunare. In questo modo si generano idrocarburi come il metano, che può essere utilizzato come combustibile.
Energia elettrica:
Per ottenere l'energia elettrica nella Luna ci avvaliamo dei grandi giorni in questa zona attraverso un campo di eliostati. Il problema consiste nel mantenere questa corrente durante le notti lunari. A tal fine, abbiamo costruito un suolo di alluminio, ricavato dalla superficie lunare, poi con dei tubi in cui scorre l'acqua, e un sistema di sporgenze che si concentrano sui tubi, facendo evaporare il liquido e riscaldando il suolo costruito. Infine, durante la notte lunare, il calore viene trasmesso a un motore termico, che fornisce energia elettrica al campeggio durante la notte.
Inoltre, sfruttiamo alcune fonti alternative come l'energia cinetica prodotta durante gli allenamenti degli astronauti, come in un nastro da corsa o in una bicicletta elettrica e inoltre, grazie al sistema di protezione sismica, potremo convertire in energia elettrica i più di 3.000 lunamotos annui.
Questi residui si trasformano e si accumulano. Gli astronauti devono recarsi sulla Terra ogni 6 mesi di media, e in questo viaggio lo sfruttiamo per eliminare i residui sólidi che si dirigono verso l'atmosfera e si disintegrano. I residui organici solidi, sia quelli prodotti dagli astronauti sia quelli dell'inverno, saranno utilizzati per produrre compost in forma anaerobica e riutilizzati per arricchire la produzione. Il processo di produzione del compost si svolge in questo modo: prima si raccolgono i rifiuti in un contenitore, poi si vendono ogni volta che si aggiungono i nuovi, fino a quando, dopo circa quattro semestri di miscelazione, possono essere utilizzati per la coltivazione.
In relazione alle comunicazioni tra il campo lunare e la Terra, è stata progettata un'area dotata di antenne che si collegano a stazioni terrestri di comunicazione a grande distanza. Queste antenne hanno la funzione di ricetrasmittenti, alcune ricevono le onde per essere interpretate nel campo, altre sono in grado di trasmettere informazioni in volo sulla Terra. Inoltre, tra gli astronauti di questo campo, o dei futuri campi lunari che verranno installati, esiste anche una rete interna per la comunicazione intralunare. Si tratta delle stesse installazioni, ma di potenza inferiore. Le antenne portano le onde in una direzione o in un'altra, e per gli usi personali un walkie talkie permette ai residenti di comunicare tra loro senza bisogno di trovarsi nella base lunare. Infine, come strumento di precauzione, tutte le sale del campeggio sono dotate di apparecchi di comunicazione in caso di necessità.
Il compito primordiale per l'autosuficienza nella Luna è l'ottenimento di materiali nella stessa. Per questo motivo le ricerche condotte in questo campo saranno incentrate sulla ricerca di nuove forme di sfruttamento delle risorse, come l'ottimizzazione del processo di lavorazione del silicio per l'uso come semiconduttore, l'estrazione dell'elio-3, l'estrazione dell'alluminio e del titanio. Questi materiali sono molto importanti e il loro ottenimento è possibile, ma dobbiamo migliorare ed economizzare questi processi.
Un'altra delle indagini previste dalla missione lunare è la capacità di produrre energia elettrica con il fuso nucleare sulla Luna. Se riusciamo, come già detto, a ottenere e conservare l'elio-3 in modo economico e sicuro, saremo in grado di collegare l'energia nucleare alla Luna. In seguito si cercherà di costruire un reattore in grado di sfruttare l'elio-3, accelerando così l'espansione del campo lunare, obiettivo principale della missione.
Formazione di astronauti:
I requisiti generali per far parte di un progetto lunare sono stati suddivisi in diverse categorie:
Struttura marina robusta, necessaria per consentire al corpo umano di resistere per lunghi mesi a una gravità minima.
L'addestramento in gravedad baja consente di portare a termine le attività nel campo lunare senza rischi e in modo efficiente.
Medicina, tutti gli astronauti devono essere in grado di fornire i primi aiuti di base in qualsiasi momento in caso di incidente.
Ingegneri, gli astronauti si occuperanno dell'installazione, della manutenzione e dell'utilizzo di tutti i componenti della base. Per questo richiedono conoscenze avanzate in campo ingegneristico, impiantistico, energetico, ecc.
La forza psicológica, questa è la categoria più importante di tutte quelle già menzionate, se un astronauta soffre di un problema psicológico ritarda in gran parte lo sviluppo delle installazioni e il lavoro dei suoi compagni. Inoltre, può dare origine a situazioni molto pericolose nel campo.
Abilità di pilotaggio, gli astronauti devono essere in grado di manovrare gli aerei, sia per l'atterraggio che per il viaggio sulla Terra, se necessario.
La missione lunare richiede anche il superamento di alcune funzioni specifiche, mentre un astronauta può occuparne più di una:
Un medico, responsabile di effettuare controlli semestrali a tutti gli astronauti e delle cure specifiche richieste.
Un ingegnere, capace di monitorare e organizzare la costruzione del campo.
Un responsabile della costruzione e della manutenzione dei veicoli lunari.
Un responsabile dell'installazione dei sistemi informatici interni e dei sistemi di comunicazione con la Terra, oltre che della relativa manutenzione.
In primo luogo, per raggiungere la luna abbiamo costruito una struttura con alluminio 6061, in quanto le sue caratteristiche meccaniche e la leggerezza del materiale lo rendono perfetto per la costruzione. La struttura utilizzerà un queroseno per la propulsione verso lo spazio.
Per muoversi nella luna abbiamo costruito un rover che ha incorporato un satellite che funge da GPS e monitora i dati catturati dall'esperienza nella luna per analizzarli nel campo lunare. Inoltre, disponiamo di un escavatore con un radar che rileva la presenza di ghiaccio d'acqua per ottenere acqua e materiali durante le esplorazioni.
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