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.
Terzo posto - Stati membri dell'ESA
Scuola superiore di Oban Oban-Argyll e Bute Regno Unito 16, 15, 14, 13 5 / 1 Inglese
Software di progettazione 3D: Fusion 360
Questo progetto mira a creare un campo base sulla Luna. Abbiamo alcune cupole in superficie, mentre la maggior parte del nostro progetto sarà situata sottoterra. La base è in grado di ospitare comodamente 10 astronauti e forse di più se gli equipaggi lavorano a turni, e contiene servizi di base come servizi igienici, dormitori, una cucina e un'area comune, ma anche stanze più legate al lavoro come officine, magazzini, laboratori e una serra. La base ha anche una cupola aggiuntiva separata dalla base principale che contiene processi ad alta energia e ad alta temperatura come camere di elettrolisi e forni; questa separazione aiuta a proteggere la base principale in caso di guasto di questi sistemi. La base è costruita principalmente in alluminio per la sua resistenza e leggerezza, oltre al fatto che l'alluminio extra necessario per la manutenzione della base può essere estratto dal minerale presente nella regolite lunare utilizzando il processo FFC Cambridge, che è uno dei processi oggetto di ricerca in questa base. La base utilizza anche il suolo lunare come materiale da costruzione per proteggere l'equipaggio dalle radiazioni.
La ragione principale dell'installazione di questa base è quella di fungere da piattaforma di ricerca scientifica sulla Luna. Questa base consentirebbe agli astronauti di rimanere sulla Luna molto più a lungo, il che significa che un maggior numero di esperimenti e progetti potrebbero essere condotti nell'ambiente lunare, il che in cambio migliorerebbe notevolmente la nostra comprensione della Luna e del nostro universo nel lungo periodo. Un altro scopo importante sarebbe quello di esaminare l'ambiente e il modo in cui alcune cose reagiscono ad esso, nonché di studiare la superficie lunare, di esercitarsi a coltivare cibo sulla Luna e di esaminare i risultati di una vita a lungo termine in ambienti a bassa gravità. Si tratterebbe di informazioni che potrebbero essere facilmente raccolte e distribuite per uso scientifico sulla Terra. Queste informazioni potrebbero essere molto utili per lo sviluppo di futuri veicoli spaziali, per la pianificazione del futuro addestramento degli astronauti o anche per migliorare la tecnologia sulla Terra.
Il nostro campo base lunare sarebbe stato costruito al polo sud della luna, sulla cresta tra il cratere De Gerlache e il cratere Shackleton. Questa posizione è vantaggiosa in quanto quando il sole illumina questa parte della luna, si libra appena sotto o appena sopra l'orizzonte, creando temperature relativamente stabili, fino a 54°C. La disponibilità del sole favorisce la crescita delle colture nella serra e la produzione di energia per la base grazie ai pannelli solari, oltre a impedire il congelamento permanente delle attrezzature. Questo luogo ha anche accesso a molte risorse essenziali come i depositi di ghiaccio e la regolite lunare contenente minerali come l'anortosite. Il terreno è anche molto facile da attraversare a piedi o con il rover grazie ai dolci pendii delle creste e alla scarsità di detriti del suolo. La posizione ha anche una connessione satellitare diretta con la Terra grazie alla direzione in cui è rivolta.
Come spiegato in precedenza, la base è realizzata principalmente in alluminio, grazie alla sua disponibilità sia sulla Luna che sulla Terra, alla sua leggerezza, alla sua resistenza e alle sue proprietà materiali; inoltre, è stato ben testato in un ambiente spaziale, dato che la ISS è costruita con questo materiale. La base è costruita principalmente con cupole e cilindri per minimizzare i punti di pressione sui bordi e ridurre il rischio di fratture della collina a causa della differenza di pressione con l'esterno della base. Questa scelta progettuale rende anche molto più semplice la costruzione della struttura, poiché queste strutture arrotondate possono essere segmentate e facilmente trasportate su navicelle spaziali e assemblate. La maggior parte della base sarà inoltre ricoperta da alcuni metri di suolo lunare per proteggere la base dai detriti volanti e dalle radiazioni. Il minerale anortosite produce anche silicio e alluminio nel processo FFC di Cambridge, che può essere utilizzato per produrre alcuni componenti della base sulla Luna.
L'unica attrezzatura che dovrebbe essere portata dalla Terra sono i robot di scavo e le strutture minerarie per ottenere la terra, il ghiaccio e il minerale necessari. I moduli originali della base possono anche essere trasportati sulla Luna tramite una navicella spaziale, per garantire la sopravvivenza degli esseri umani sulla Luna mentre viene allestita la base permanente. Le stampanti 3D verrebbero utilizzate anche per la costruzione e la manutenzione della base, in quanto i componenti e gli strumenti specifici possono essere creati da materie prime plastiche e metalliche trasportate dalla Terra.
Come spiegato in precedenza, abbiamo intenzione di costruire il nostro campo per lo più sottoterra e di ricoprirlo con del suolo lunare, in modo che i nostri astronauti siano protetti dalle radiazioni solari quando si trovano all'interno dell'edificio. Il suolo lunare è ottimo per proteggere dalle radiazioni: pochi metri di questo materiale proteggono dalla maggior parte delle radiazioni. Questo suolo proteggerà anche dagli asteroidi e dai detriti volanti che gli astronauti e la base dovranno affrontare. Le tute spaziali e i rover lunari saranno utilizzati dagli astronauti per tenerli al sicuro e aiutarli meglio quando viaggeranno al di fuori delle mura del campo. Ogni modulo è separato dalla base principale da camere d'aria interne che possono sigillare e aiutare a mantenere in vita l'equipaggio in caso di rottura dello scafo. La base dispone anche di un sistema centrale di pulizia e circolazione dell'aria, ma questo può essere isolato per mantenere in vita alcuni o un solo modulo in caso di rottura. Gli unici moduli che hanno un proprio sistema d'aria sono l'officina, il laboratorio scientifico e l'ingresso. Questo per evitare che l'aria circoli in tutta la base nel caso in cui queste stanze siano contaminate o tossiche. La base dispone anche di sistemi di filtraggio dell'aria per evitare che gas e particelle nocive vengano respirate dall'equipaggio, ad esempio la polvere lunare contiene silicati che, se inalati in quantità elevate, possono causare danni ai polmoni. Tutti i processi ad alta energia sono tenuti separati dai moduli abitativi, il che può evitare che l'intera base venga distrutta in caso di guasto catastrofico. Anche le tubature che trasportano i prodotti di questi processi alla base sono dotate di cariche attivate dalla pressione che, in caso di sbalzo di pressione, rompono la tubatura, evitando che la base venga danneggiata.
Il campo lunare sarà alimentato principalmente dal sole, grazie a 99 pannelli solari orientabili in modo da essere sempre rivolti verso il sole, che saranno posizionati intorno alla base e produrranno energia durante il giorno, alimentando la base e caricando le batterie agli ioni di litio per la base durante la notte. Questi pannelli solari produrranno un massimo di 135,63 kW, il che significa che in 12 ore i pannelli solari produrranno 5,86 MJ in totale.
L'aria viene prodotta in diversi modi, dalla scissione dell'acqua al processo FFC Cambridge; l'aria nei moduli non includerà azoto, poiché l'azoto non è necessario all'uomo per sopravvivere. L'ossigeno sarà prodotto immettendo l'acqua sciolta dal ghiaccio in una camera di elettrolisi per scinderla in ossigeno e idrogeno. L'idrogeno viene trasportato in serbatoi di stoccaggio per essere utilizzato come carburante per razzi e l'ossigeno viene trasportato alla base principale. Il processo FFC di Cambridge è più sperimentale e produce anch'esso ossigeno che sarà utilizzato come carburante per razzi e aria respirabile.
L'acqua viene nuovamente prodotta dalla fusione dei depositi di ghiaccio e viene utilizzata per la produzione di ossigeno oppure viene convogliata in serbatoi nella base per essere utilizzata come acqua potabile. L'acqua viene filtrata per rimuovere le impurità e le molecole non potabili, in modo che sia sicura da bere. L'acqua viene utilizzata per bere e per altri sistemi, ma la maggior parte viene riciclata e nuovamente filtrata.
La maggior parte del cibo viene importata dalla Terra, ma viene integrata con colture e alimenti prodotti sulla Luna. Il cibo prodotto sulla Luna non è la fonte primaria di cibo, ma se mai ci fosse un problema con il trasporto del cibo dalla Terra, l'equipaggio può sopravvivere con i prodotti coltivati sulla Luna.
I rifiuti organici prodotti dagli astronauti possono essere compostati o utilizzati come fertilizzanti per le piante in crescita. Vorremmo anche implementare dei reattori da rifiuti a gas, che possono essere utilizzati per trasformare i rifiuti in gas che l'equipaggio potrebbe riutilizzare nell'edificio o per i rover, poiché i reattori utilizzano un processo di degradazione termica per convertire i rifiuti in gas. Anche il filtraggio dell'aria e dell'acqua sarà utilizzato per limitare la quantità di rifiuti. I prodotti di scarto liquidi saranno filtrati e riciclati per ridurre al minimo lo stress sui sistemi di produzione dell'acqua e per contribuire a risparmiare energia; l'acqua pulita, ma che ha attraversato i sistemi e non può essere bevuta, sarà utilizzata per i servizi igienici e per innaffiare le piante.
Utilizzeremo array di comunicazione e un'antenna parabolica dispiegabile ad alto guadagno di 4,2 metri per inviare comunicazioni al satellite relay Queqiao come mezzo per comunicare con la Terra. Il satellite relay Queqiao è un satellite lanciato per essere in un'orbita halo L2, dove si trova nel posto perfetto per poter inviare comunicazioni dalla Luna alla Terra e viceversa senza alcun problema. La posizione è infatti l'unica in cui può avere accesso al lato più lontano della Luna, ma può comunque raggiungere la Terra senza temere che la Luna blocchi le sue trasmissioni. Le trasmissioni di Queqiao possono essere messe in contatto con altri satelliti LEO per ritrasmettere i messaggi a qualsiasi azienda.
Abbiamo anche bisogno di comunicazioni sulla Luna. Per questo motivo, saranno implementate radio di base per consentire la comunicazione non solo con gli astronauti, ma anche con altre basi lunari.
Gli argomenti su cui si concentrerà la nostra ricerca saranno l'ambiente a bassa gravità e la geologia. Poiché questi due argomenti saranno il fulcro della base, la raccolta di informazioni su tali argomenti sarà la priorità principale per quanto riguarda l'uso della ricerca. Verranno utilizzati metodi di perforazione per raccogliere ghiaccio e terreno che potranno essere ulteriormente esaminati e sperimentati al campo. Questi esperimenti possono essere fatti per scoprire ulteriori dati su aree specifiche come i componenti trovati nel suolo, il modo in cui le radiazioni influenzano gli elementi sulla luna, la quantità di informazioni che possono essere recuperate da campioni di suolo e ghiaccio risalenti alla formazione del sistema solare e persino il modo in cui le piante crescono sul suolo lunare considerando la diversa struttura del terreno.
La palestra incorporata nella base, pur avendo lo scopo di supportare le condizioni fisiche e mentali degli astronauti, sarà disponibile anche come metodo per raccogliere informazioni su come la bassa gravità influisce sul corpo umano. Questo può anche dare spazio a informazioni su come le routine di un individuo sono influenzate da questo particolare cambiamento di ambiente, fornendo anche informazioni su come sospettare i sintomi di affinità alla bassa gravità in una persona a seconda di come il suo corpo si comporta fisicamente. Studieremo anche il processo FFC Cambridge, che è ancora in fase sperimentale a causa della mancanza di regolite sulla Terra, ma sulla Luna i progressi aumenteranno drasticamente. Questo processo aiuterà a implementare basi lunari più grandi in futuro, grazie alla produzione di materiali da costruzione a livello locale sulla luna.
Per preparare gli astronauti alla missione lunare che li attende, vorremmo aggiungere al loro programma di addestramento quanto segue;
Fate in modo che i candidati siano informati in modo approfondito sulle condizioni, sull'ambiente che ci si può aspettare e sul tipo di problemi e di soluzioni che possono presentarsi durante la trasferta.
Eseguire esercitazioni e test complessivi all'interno di scenari di ambiente lunare, facendo rivivere in simulatori gli esatti problemi di cui parla il debrief.
Incorporare l'allenamento subacqueo/piscina nei loro regimi. Le piscine possono simulare la sensazione di bassa gravità a cui gli astronauti dovrebbero abituarsi prima di partire per la Luna. Eseguire esercitazioni, camminare o semplicemente galleggiare nell'acqua li farà adattare alla sensazione di bassa gravità e, col tempo, li aiuterà a imparare a manovrare con le loro tute. È stato dimostrato che ciò è utile, dato che anche gli astronauti che si preparavano per le missioni Apollo erano stati sottoposti allo stesso addestramento.
Costruire una base simulata. I protocolli di sicurezza possono essere eseguiti in basi di simulazione per assicurarsi che nessuno del team si blocchi e che tutti sappiano come comportarsi in caso di emergenza. Le basi di simulazione saranno utili anche per la familiarità, in quanto offrono ai candidati l'opportunità di conoscere i laboratori e le officine e di vedere gli alloggi per abituarsi alla disposizione.
Addestramento all'isolamento a lungo termine. Gli equipaggi saranno addestrati a lavorare insieme e a fare compagnia in isolamento a lungo termine in una base simulata per simulare l'aspetto sociale e le sfide della solitudine.
Utilizzeremo un rover per guidare gli astronauti da e verso i luoghi della missione, altri potenziali accampamenti, siti minerari o semplicemente per esplorare il territorio. Il progetto del nostro rover prevede che il veicolo utilizzi l'energia solare per produrre energia e un caricatore da collegare alla base principale, che servirà ad alimentare la macchina. Per quanto riguarda le modalità di viaggio tra la Luna e la Terra, abbiamo pensato di utilizzare razzi riutilizzabili come la Starship di SpaceX. Si tratta di un'idea grandiosa, poiché i razzi potrebbero essere riforniti sia sulla Terra, con le risorse presenti, sia sulla Luna, con l'idrogeno e l'ossigeno separati dall'acqua del ghiaccio lunare raccolto lì. Verrebbero inoltre fornite tute spaziali per consentire agli astronauti di attraversare il paesaggio lunare a piedi. Il tempo di EVA sarebbe comunque limitato a causa dell'esposizione alle radiazioni.
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