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.
SCUOLE VKV KOC Istanbul-Tuzla Turchia 17, 18 6 / 0 Inglese
Software di progettazione 3D: Blender
https://drive.google.com/file/d/1fa5lUBO_bvtx4PCrQyFW1ks_bzRVyWpX/view?usp=share_link
HELIOS-1 è un progetto del Campo Luna che si basa sull'idea di vita e sviluppo sostenibile. Sebbene lo scopo principale del progetto sia quello di ricercare e fornire una nuova fonte di energia sostenibile - l'isotopo Elio-3 - l'idea di autosufficienza è il concetto principale attorno al quale è stato costruito il progetto. Con un equipaggio composto da dodici astronauti, HELIOS-1 consisterà in due basi identiche in due crateri distinti sul polo sud della Luna, che saranno costruite principalmente utilizzando le fonti presenti sulla Luna stessa. Con una dipendenza minima dalla fornitura di materiali dalla Terra - che si tratti di acqua, cibo, aria, materiali da costruzione, oggetti, energia o altro - il campo lunare avrà la capacità di lavorare per periodi di tempo prolungati, al fine di garantire la scoperta del pieno potenziale dell'elio-3 e delle sue proprietà adatte al suo utilizzo sulla Terra. Le risorse della Terra sono preziose, ma limitate. Alla fine, HELIOS-1 vuole essere ricordato per il suo contributo al campo della produzione di energia sostenibile e sicura, rimuovendo un grande ostacolo che impedisce il cammino verso una vita sostenibile sulla Terra in mezzo al rapido sviluppo globale.
Essendo un isotopo dell'elio che rappresenta solo lo 0,0001% di tutti quelli presenti sulla Terra, l'elio-3 ha un grande potenziale per essere utilizzato come fonte di energia attraverso la fusione nucleare. Tuttavia, i costi elevati e il livello di avanzamento tecnologico richiesto rendono difficile la ricerca e lo sviluppo sui possibili usi dell'elio-3 nella produzione di energia. Pertanto, l'abbondanza dell'isotopo sulla Luna ha un'importanza vitale e un potenziale di sviluppo futuro, soprattutto in un'epoca in cui la crescita sostenibile è ostacolata dallo sfruttamento delle risorse naturali. Per questo motivo, il suolo lunare sarà esaminato insieme al comportamento dell'elio-3 estratto e saranno condotte ricerche approfondite su altri composti per scoprire come potrebbero essere utilizzati nelle tecnologie future. Lo scopo principale del campo lunare "Helios-1" sarà questa ricerca dopo l'estrazione dell'isotopo.
Il campo lunare HELIOS-1 sarà costruito in due luoghi diversi e sarà costituito dalla stessa struttura di base. Entrambi gli accampamenti saranno situati sul polo meridionale della Luna e ciò consentirà la continuità del progetto senza le interruzioni causate dalla mancanza di luce solare, poiché quest'ultima sarà utilizzata come principale fonte di energia all'interno della base. Grazie all'inclinazione assiale della Luna di circa 5 gradi, le due diverse basi si troveranno su entrambi i lati del polo sud e saranno utilizzate in modo intercambiabile. A seconda del punto in cui si riceve la luce solare di lunga durata, una delle due basi verrà utilizzata una dopo l'altra. Inoltre, entrambe le basi saranno situate all'interno di crateri separati per avere una protezione aggiuntiva contro eventuali piogge di meteoriti. Inoltre, questi crateri sono stati scelti appositamente per il loro ricco contenuto di ghiaccio d'acqua.
Il trasferimento dell'equipaggio di ricerca avverrà dopo che entrambe le basi del Campo Lunare saranno state costruite. Durante questo processo, verranno utilizzati dei razzi per portare i materiali necessari dalla Terra. Durante la costruzione dei campi, i principali elementi costitutivi degli edifici e dei corridoi saranno i blocchi di regolite, composti da polvere lunare, suolo e rocce presenti sulla superficie della Luna. Per il processo di costruzione dei mattoni monolitici verranno utilizzate stampanti 3D su larga scala. Prima di qualsiasi ricerca, i possibili difetti nella struttura dell'edificio saranno trattati con l'uso di macchinari. È stato scoperto che i blocchi di regolite assorbono il calore e forniscono elettricità, che sarà utile come fonte di energia sostenibile dopo che saranno state create le strutture necessarie per facilitarne l'uso. Il suolo lunare coprirà le strutture edilizie per prevenire i danni delle radiazioni cosmiche. I sistemi di recupero dell'acqua e il sistema necessario per la fornitura di aria all'interno della base saranno affrontati dopo gli edifici. Le necessità dell'infermeria, gli eventuali esseri viventi e i dispositivi tecnologici saranno portati dalla Terra. Altri sistemi, come il sistema acquaponico e la struttura abitativa, saranno realizzati in un secondo momento, seguiti dall'insediamento dell'equipaggio. Per gli oggetti più semplici, come sedie e tavoli, verranno portati dalla Terra mobili gonfiabili in acciaio, che occupano meno spazio durante il trasporto e sono più resistenti. Saranno poi gonfiati nella base.
La base sarà costruita all'interno di un cratere, in cui sarà protetta dalle piogge di meteoriti. La costruzione all'interno di un cratere contribuirà a isolare la base lunare, perché offre una copertura dalla minaccia dei micrometeoriti e grazie alla temperatura stabile dell'ambiente sotterraneo della Luna. Poiché la Luna è quasi priva di atmosfera e la sua superficie è spesso esposta a livelli di radiazioni nocive, la copertura di una base lunare con il suolo lunare aiuta a schermare gli astronauti dalle radiazioni. I moduli abitativi possono essere interrati nella superficie lunare o collocati in tunnel di lava sottostanti per proteggere l'equipaggio. Gli astronauti potranno beneficiare del suolo lunare anche in altri modi. I mattoni ricavati dalla regolite con una stampante 3D potrebbero essere utilizzati per costruire strutture sulla Luna, perché sono leggeri e resistenti. Potrebbero anche essere utilizzati per creare scudi antiradiazioni che proteggano gli astronauti dalle radiazioni nocive presenti sulla superficie lunare. I mattoni potrebbero anche essere utilizzati per creare habitat che forniscano un ambiente più stabile per gli astronauti e le attrezzature. Ciò contribuirebbe a garantire agli astronauti sicurezza e comfort durante il lavoro sulla Luna. Inoltre, per aiutare la pressione, un sistema di pressurizzazione della cabina interna, in cui ossigeno liquido e azoto liquido sono contenuti in serbatoi pressurizzati che si basano su un compressore d'aria, aiuterà a regolare la pressione.
Nella nostra base, l'obiettivo principale è la sostenibilità, poiché la Luna non è adatta alla sopravvivenza umana e i costi sono troppo elevati perché la base dipenda completamente dalla Terra. Per l'aria si userà soprattutto l'elettrolisi. L'acqua si trova sulla Luna sotto forma di ghiaccio. Quando l'acqua viene estratta, viene scomposta in idrogeno e ossigeno per l'uso appropriato. In questo modo si creerà una fonte stabile di aria per gli astronauti, che sarà ulteriormente supportata da tubi di ossigeno di riserva in caso di emergenza. L'azoto sarà estratto dal suolo lunare e rifornito regolarmente per combattere le perdite. Anche il filtraggio delle carote di ghiaccio lunare per estrarre l'acqua e il suo utilizzo con un sistema di recupero dell'acqua supporta ulteriormente l'approvvigionamento idrico della base. Quest'acqua è relativamente sicura da usare e completamente sostenibile dato il suo uso combinato con il sistema di utilizzo dell'acqua della ISS. Le fonti alimentari seguono un percorso simile di sostenibilità. La principale fonte di cibo proverrà da un sistema acquaponico. Sebbene le specie necessarie per l'allestimento vengano portate dalla Terra, con un'esecuzione adeguata un sistema acquaponico sarà completamente sostenibile. Inoltre, fornirà agli astronauti una dieta variegata con una quantità sufficiente di proteine e vitamine. Per l'alimentazione, verranno utilizzati pannelli solari per fornire alla base una fonte di energia sostenibile. Nei giorni in cui non sarà possibile utilizzare direttamente i pannelli solari, verranno utilizzati sistemi di batterie per continuare a fornire energia alla base. Queste batterie verranno riempite nei giorni in cui la luce del sole potrà essere trasformata in energia.
Per una gestione sostenibile dei rifiuti, i diversi tipi di rifiuti (solidi, liquidi e gassosi) devono essere trattati in modo diverso. In primo luogo, i rifiuti personali degli astronauti (ad esempio prodotti per l'igiene, imballaggi alimentari, rifiuti umani...) saranno raccolti e compattati per ridurre al minimo il volume che occupano, quindi sigillati in contenitori sterili per evitare contaminazioni. Inoltre, a seconda del tipo di rifiuto (ad esempio metallo, plastica...) possono essere riutilizzati come materia prima per la stampante 3D. I rifiuti che non possono essere riutilizzati e stoccati in contenitori possono essere trasportati sulla terra per un corretto smaltimento o, se necessario, possono essere espulsi in sicurezza nello spazio, applicando i protocolli ambientali. Per i rifiuti liquidi, si può utilizzare un sistema di riciclaggio dell'acqua che applica filtrazione, distillazione e trattamento chimico per recuperare l'acqua utilizzabile. I rifiuti liquidi non rinnovabili saranno sigillati in confezioni sottovuoto come i rifiuti solidi. Per i rifiuti gassosi (soprattutto anidride carbonica), si può utilizzare un minerale simile a una spugna chiamato zeolite (come nella ISS) per evitare agli astronauti un'esposizione letale all'ipercarbonio.
Mantenere le comunicazioni con la Terra e con la Luna è fondamentale per la longevità di HELIOS-1. Uno dei modi principali per mantenere la comunicazione con la Terra è l'utilizzo della comunicazione Terra-Luna-Terra (EME). Con l'aiuto della propagazione delle onde radio da un trasmettitore terrestre, le onde radio si riflettono sulla superficie della Luna e vengono ricevute dal ricevitore terrestre; per questo motivo questo stile di comunicazione è chiamato anche rimbalzo lunare e aiuta la comunicazione tra la Terra e HELIOS-1. Per la comunicazione tra le basi lunari, è possibile utilizzare la rete lunare spaziale qualificata 3GPP nell'ambito del progetto LunarNet. Con l'aiuto di questa robusta rete, è possibile costruire una solida infrastruttura di comunicazione sulla Luna, in modo che tutti i dati possano essere trasmessi efficacemente. Quindi, il rimbalzo lunare sarà utilizzato per mantenere la comunicazione tra la Terra e la Luna, mentre la rete wireless 3GPP aiuterà la comunicazione tra HELIOS-1 e le altre basi lunari.
Gli effetti delle radiazioni dello spazio profondo sugli esseri viventi e sui materiali possono essere studiati e gli equipaggi sono il soggetto ideale per i test. Anche se l'equipaggio sarebbe esposto a quantità limitate di radiazioni, la loro permanenza a lungo termine di 180 giorni sulla base sarebbe sufficiente per osservare alcuni effetti sul corpo. Inoltre, la ricerca scientifica sulla biologia e la geologia lunare gioca un ruolo fondamentale nella creazione di una base sostenibile e quindi di successo del campo lunare. Per gli esperimenti geologici gli astronauti possono studiare la composizione, la struttura e la storia della superficie e del sottosuolo lunare. I campioni ottenuti potrebbero fornirci una conoscenza più dettagliata dell'ubicazione di possibili riserve minerarie sulla Luna e del ghiaccio lunare. Tuttavia, la parte più importante della sperimentazione riguarderebbe le proprietà e l'utilizzabilità dell'elio-3 in questioni come l'energia di fusione e altri settori. Poiché l'elio-3 è quasi impossibile da trovare sulla Terra, la facilità di accesso al materiale sulla Luna fornirebbe i materiali necessari per sperimentare effettivamente l'elio-3 e sbloccare il suo pieno potenziale. Oltre a questo, anche i possibili usi dei minerali e dei composti che compongono il suolo lunare potrebbero essere studiati meglio e messi a frutto nella base stessa e in qualsiasi altra infrastruttura lunare presente sulla Luna in quel momento. Inoltre, si potrebbero sperimentare gli effetti della vita in un ambiente a bassa gravità per un lungo periodo. Anche se a questo punto conosciamo abbastanza bene il decadimento del corpo quando viene esposto a bassa gravità per un lungo periodo, possiamo comunque ottenere ulteriori dati sull'argomento attraverso ulteriori esperimenti.
Prima di essere inviati sulla Luna per la missione HELIOS-1, i nostri astronauti devono intraprendere una serie di programmi di addestramento per abituarsi all'ambiente lunare e spaziale. Con l'aiuto di questi programmi di addestramento, ogni astronauta imparerà a sopravvivere nelle condizioni estreme della Luna e a far parte della missione HELIOS-1. Un esempio dei programmi di addestramento è lo Space Vehicle Mock-up Facility (SVMF), che è un mock-up del razzo su cui viaggeranno, in modo che gli astronauti si abituino all'ambiente del trasporto tra Terra e Luna. Un altro addestramento a cui devono sottoporsi è il KC-135, dove gli astronauti provano l'assenza di peso, la gravità zero, che aiuta gli astronauti a sperimentare come sarà il viaggio verso la Luna e sulla Luna, oltre a impedire che le persone si ammalino a causa della gravità zero. Inoltre, per esercitarsi nelle passeggiate spaziali, gli astronauti devono anche utilizzare il Laboratorio di assetto neutro. Gli astronauti galleggiano in enormi quantità d'acqua (22,7 milioni di litri o 6,2 milioni di galloni) in repliche dei veicoli spaziali per esercitarsi a compiere operazioni nello spazio. Questi esempi sono solo tecnici e scientifici, ma essere un astronauta non significa solo avere buone competenze scientifiche: una persona deve anche essere allenata fisicamente e mentalmente. Gli astronauti devono essere abbastanza in forma da sopportare il decollo e l'attrazione gravitazionale per non avere problemi durante la missione. Gli astronauti devono anche essere mentalmente preparati a stare lontani e parzialmente soli nello spazio per un lungo periodo. La cosa più importante è che l'astronauta deve essere un membro di una squadra, per cui si raccomanda ai candidati astronauti di seguire corsi di relazioni pubbliche per migliorare le capacità di lavoro di squadra. Nel complesso, questi programmi aiuteranno gli astronauti a prepararsi per la luna.
Per HELIOS-1 verrà utilizzato un razzo multistadio per il trasporto tra la Terra e la Luna, con un SSTO per il trasporto tra le basi lunari e veicoli di esplorazione spaziale per il trasporto sulla superficie lunare. I razzi monostadio in orbita sono riutilizzabili e sono convenienti per HELIOS-1, poiché è necessario cambiare l'equipaggio sulla Luna ogni 180 giorni, mentre i SEV saranno utilizzati per il trasporto sulla superficie lunare. I SEV sono veicoli pressurizzati che aiutano gli astronauti a esplorare più siti sulla superficie lunare, consentendo al veicolo di muoversi con movimenti "a granchio" che aiutano il veicolo a superare terreni difficili. L'abitacolo inclinabile che consente una chiara visione della superficie, la cabina pesantemente schermata che protegge gli astronauti dagli eventi solari, la rapida uscita/entrata degli astronauti dal veicolo e una stazione di attracco dove gli astronauti possono vivere il SEV è un'opzione adatta per il trasporto sulla superficie lunare.
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