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Galleria del progetto Moon Camp Pioneers 2022 - 2023

 

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.

Aflower

Colegiul Național "Mihai Eminescu"  Suceava-Suceava    Romania 17   3 / 1 Inglese
Software di progettazione 3D: Fusion 360



1.1 - Descrizione del progetto

La Luna è di grande interesse per i ricercatori a causa del suo potenziale di fornitura di elementi di terre rare, del suo impatto sugli organismi viventi e della sua geologia. Il nostro obiettivo è fornire una panoramica di una base lunare progettata per ospitare otto astronauti e fungere da centro commerciale per gli ETR.

L'insediamento è composto da tre piani. Il piano terra e il piano intermedio ospitano l'ingresso, la camera di compensazione, l'infermeria, due camere da letto, ciascuna con il proprio bagno, e un locale caldaia. La cucina e la zona relax si trovano al piano intermedio. Il centro di comando e il laboratorio si trovano nel sottosuolo, con un ascensore utilizzato per portare i campioni dall'esterno. La sala superiore, coperta da una cupola con piante, ospita fattorie acquaponiche, mentre la sala inferiore e il Centro di comando ospitano fattorie a luce LED. 

Un magazzino adiacente alla base sarà utilizzato per immagazzinare i lingotti prima di inviarli sulla Terra, con un'area di parcheggio per i veicoli incorporati, macchine che si troveranno sul fondo del cratere. Un reattore nucleare fornisce la maggior parte dell'energia. Questo insediamento è stato progettato per sostenere la ricerca sugli effetti della Luna sugli organismi viventi e sulla sua geologia, oltre a essere un centro commerciale per gli elementi di terre rare.

1.2 - Perché volete costruire un campo lunare? Spiegate lo scopo principale del vostro campo lunare (ad esempio, scopi scientifici, commerciali e/o turistici).

Un insediamento sulla Luna comporterà non solo un enorme risultato scientifico per l'umanità, ma sarà anche un passo avanti per le future missioni spaziali. Inoltre, l'industrializzazione della Luna avrà un impatto economico significativo.

Stabilire un insediamento sulla Luna non sarebbe solo un importante risultato scientifico, ma rappresenterebbe anche un passo avanti fondamentale per le future missioni spaziali. Oltre al potenziale scientifico, l'industrializzazione della Luna avrebbe notevoli implicazioni economiche. Pertanto, lo scopo principale dell'insediamento proposto sarebbe commerciale, incentrato sull'estrazione, la raffinazione e la commercializzazione degli elementi delle terre rare, tra cui cerio, ittrio, neodimio, disprosio, lantanio, europio, scandio, praseodimio, terbio, gadolinio, erbio e itterbio. L'obiettivo è quello di fare della Luna un altro fornitore primario per industrie come gli smartphone, i veicoli elettrici e le turbine eoliche, che dipendono da queste terre rare, dato che le scorte terrestri si stanno esaurendo rapidamente. Un obiettivo secondario dell'insediamento sarebbe quello di studiare la superficie lunare, la geologia lunare, l'ambiente lunare e gli effetti della Luna su piante, pesci e astronauti che vi risiedono.

2.1 - Dove volete costruire il vostro campo lunare? Spiega la tua scelta.

Il cratere Shackleton al Polo Sud della Luna è stato identificato come un luogo adatto per un campo lunare, grazie alle elevate quantità di acqua e sostanze volatili presenti. L'illuminazione permanente del bordo del cratere consente di utilizzare l'energia solare per generare elettricità, mentre le regioni permanentemente in ombra possono essere utilizzate per estrarre il ghiaccio per la produzione di acqua e ossigeno.

Inoltre, il cratere Shackleton si trova all'interno del bacino di Aitken, che è una delle formazioni da impatto più estese del sistema solare. L'indagine di questo bacino può offrire preziose indicazioni sulla composizione geologica della Luna. Inoltre, lo studio della geologia lunare potrebbe fornire importanti informazioni sulla formazione dei pianeti, sulla storia del sistema solare e sull'evoluzione del sistema Terra-Luna. Pertanto, il cratere Shackleton rappresenta un'opportunità sia per la ricerca scientifica sia per la creazione di un campo lunare.

2.2 - Come pensate di costruire il vostro campo lunare? Considerate come potete utilizzare le risorse naturali della Luna e quali materiali dovreste portare dalla Terra. Descrivete le tecniche, i materiali e le vostre scelte progettuali.

Invieremo i razzi in cinque fasi. La prima fase conterrà i robot che spianeranno il sito e inizieranno a scavare nel sottosuolo per preparare il piano inferiore della base. Inizieranno anche l'estrazione di ghiaccio e ossigeno dalla regolite nella zona industriale e li depositeranno per l'arrivo degli astronauti. La fase successiva porterà alla costruzione delle pareti e della struttura della base, compresa la struttura a cupola. Le realizzeremo con un metodo pieghevole, in modo che i robot siano in grado di assemblare l'insediamento da soli in breve tempo. La terza e la quarta fase comprenderanno le tubature dell'acqua, l'elettronica, le stampanti 3D, che utilizzeremo per creare mobili e arredi, i semi e le uova di pesce che faremo schiudere sulla luna, ma anche alcune riserve di cibo fino a quando gli allevamenti non raggiungeranno un ritmo efficiente. Infine, dopo che la base sarà stata allestita e tutte le utenze funzioneranno, invieremo gli otto astronauti. Il nostro insediamento ha una forma rotonda con un forte punto centrale e una scala al centro. Abbiamo scelto questo approccio perché ci offre un accesso facile e veloce a tutte le stanze e ci permette di posizionare più facilmente i dormitori e le strutture.. La base è divisa su tre livelli: i due superiori ricevono la luce diretta del sole per i dormitori e le fattorie, mentre l'ultimo è un luogo sotterraneo sicuro dove la squadra può tenere riunioni con un'uscita di emergenza.

2.3 - In che modo il vostro campo lunare protegge e offre riparo agli astronauti dall'ambiente ostile della Luna?

Per combattere le radiazioni sulla Luna abbiamo costruito le nostre pareti esterne utilizzando sei strati in ordine da esternoRegolite, alluminio, RCC, vuoto, RCC, strato di installazioni, aerogel e alluminio. interno. Insieme alla cupola di vetro resistente alle radiazioni, ricoperta di piante pendenti, e alle fattorie intorno alla base, queste creeranno un ambiente umido e costante. Per il nostro ingresso principale nella base, abbiamo progettato due stanze, una in cui gli astronauti si tolgono i costumi e l'altra per la disinfezione. Inoltre, l'ascensore che viene utilizzato per portare materiali e altre sostanze dall'esterno al laboratorio per la ricerca ha un sistema di disinfezione integrato. Queste due misure garantiranno che il nostro insediamento o la superficie della Luna non vengano contaminati. Il nostro reattore nucleare è emarginato dalle altre strutture e, in caso di guasto, l'area abitativa o le altre strutture non ne risentiranno. Le porte sono state realizzate in modo da isolare completamente la stanza e nel Centro di comando abbiamo progettato un tunnel che conduce all'esterno, poiché è la stanza più importante, in quanto qui si svolgono la maggior parte delle riunioni. Questo è anche il motivo per cui l'abbiamo posizionata sottoterra, perché nel caso in cui un meteorite colpisca la nostra base, il Centro di Comando sarà meno danneggiato e potrà servire come via di fuga per l'equipaggio. In caso di emergenza, abbiamo preso delle precauzioni e realizzato dei serbatoi per l'acqua fredda e calda, per l'ossigeno e abbiamo un deposito per le batterie al litio che saranno alimentate dal reattore nucleare e dai pannelli solari.

3.1 - In che modo il vostro campo lunare fornirà agli astronauti un accesso sostenibile ai bisogni di base come acqua, cibo, aria ed energia?

La nostra principale fonte di ossigeno e acqua è l'estrazione del regolite. Dalla zona industriale, dove si estrae il regolite e si producono ghiaccio e ossigeno, le tubature porteranno al campo il ghiaccio fuso per essere purificato e l'ossigeno in laboratorio. Per otto astronauti avremo bisogno di circa 1210 litri di acqua e 4400 litri di ossigeno al giorno per i loro bisogni e compiti.

La nostra fonte secondaria di ossigeno è rappresentata dalle fattorie acquaponiche nella sala superiore principale e nell'area relax, dove un peperone geneticamente modificato servirà come fonte di cibo per gli astronauti e le fattorie sospese che coprono la cupola con la Catena di Cuori contribuiranno alla produzione di ossigeno. Inoltre, nelle piscine cresceranno circa 40 kg di clorella che produrranno ossigeno. Insieme, produrranno circa 500 litri di ossigeno al giorno e contribuiranno a filtrare la CO2. Poiché al piano terra non abbiamo la luce diretta del sole, avremo delle piccole fattorie con luci a LED che contribuiranno alla produzione di cibo e ossigeno. Nelle vasche alleveremo anche il salmerino alpino, grazie alla sua resistenza all'acqua gelata e alla sua facilità di allevamento, che non sarà solo una fonte di proteine per gli astronauti, ma andrà anche a beneficio degli allevamenti di clorella e peperoni, grazie all'acqua di acquacoltura ricca di nutrienti.

Poiché abbiamo una zona industriale, avremo bisogno di una grande quantità di energia e abbiamo scelto di utilizzare un reattore nucleare. Non è la nostra unica fonte di energia, perché abbiamo coperto i tetti della base con pannelli solari per sfruttare al massimo la nostra posizione geografica. L'energia sarà immagazzinata in batterie, in modo da poter mantenere la stessa efficienza durante la notte o in caso di emergenza.

3.2 - Come gestirà il vostro campo lunare i rifiuti prodotti dagli astronauti sulla Luna?

L'acqua di scarico degli astronauti e delle aziende agricole sarà raccolta in un serbatoio di scarico sotto la cucina e poi passerà nel serbatoio di scarico di pre-purificazione nel laboratorio dove avverrà il processo di purificazione. Abbiamo scelto di utilizzare l'osmosi inversa dell'acqua e un dispositivo che collega il serbatoio di scarico del laboratorio con un altro serbatoio di acqua pura. Altri tre serbatoi sono collegati in serie al serbatoio principale dell'acqua filtrata, ciascuno dotato di una valvola in caso di emergenza. Dal serbatoio centrale, le tubature fanno ripartire il circuito dell'acqua. Le altre acque reflue o i rifiuti che non siamo riusciti a purificare saranno alimentati come compost per le coltivazioni di peperoni. Avendo piscine di alghe e altra vegetazione intorno alla base, l'aria sarà riciclata in ossigeno e creerà un ambiente naturale.

3.3 - Come farà il vostro campo lunare a mantenere le comunicazioni con la Terra e con le altre basi lunari?

Per mantenere i contatti con la Terra e con gli altri insediamenti, avremo dei satelliti che orbitano intorno alla Luna e trasmettono informazioni preziose. Inoltre, nella nostra base, una delle aree più grandi e importanti è il Centro di comando. Lì gli astronauti si riuniranno di tanto in tanto e faranno affidamento su dispositivi utili come computer portatili, una mappa topografica del cratere Shackleton e un ampio schermo utilizzato per visualizzare vari piani e avere riunioni video con il team sulla Terra. Inoltre, in caso di emergenze o chiamate improvvise, abbiamo progettato un programma per i nostri astronauti in modo che ci sia sempre una persona che lavora nel Centro di Comando, che sia sempre all'erta e pronta a rispondere.

4.1 - Quale/i argomento/i scientifico/i sarà/saranno al centro della ricerca del vostro campo lunare? Spiegate quali esperimenti pensate di fare sulla Luna (per esempio, nei temi della geologia, dell'ambiente a bassa gravità, della biologia, della tecnologia, della robotica, dell'astronomia ecc.)

Vogliamo analizzare la regolite in un ambiente ideale e studiare la geologia della Luna per saperne di più sulla sua storia iniziale. Inoltre, vorremo cercare di capire come le piante e i pesci reagiscono alla permanenza sulla Luna. In laboratorio faremo esperimenti per vedere l'impatto della bassa gravità sugli esseri viventi. Vogliamo anche scoprire quali sono gli effetti delle radiazioni sulle piante e sui pesci. Inoltre, vogliamo ricercare come il corpo umano reagisce alle radiazioni sulla Luna e scoprirlo.

Poiché il nostro avamposto si trova nella formazione più grande e più antica della Luna, il bacino di Aitken, una direzione della nostra ricerca si concentrerà sul campionamento e sull'analisi delle rocce che vi si trovano, che ci aiuteranno a saperne di più sulla composizione della Luna e sulla sua formazione.

Inoltre, non solo utilizzeremo le fattorie per fornire cibo/ossigeno, ma anche per analizzare il comportamento delle piante nell'ambiente lunare. Esamineremo i cambiamenti che si verificano a causa della microgravità e degli ambienti artificiali simulati per la loro crescita, e testeremo anche diverse tecniche per coltivarle, utilizzando diversi parametri nella loro crescita per trovare i metodi ottimali.

Osserveremo anche le reazioni degli organismi viventi, in particolare dei pesci negli allevamenti di acquaponica. Il nostro obiettivo è quello di individuare eventuali cambiamenti nel loro comportamento e nel loro organismo.

Inoltre, la nostra ricerca si concentra sull'impatto dell'ambiente lunare sugli astronauti, sulle conseguenze per la loro salute, sia fisica che mentale, e sui metodi per superare queste influenze.

Il nostro obiettivo è imparare il più possibile sulla Luna e su come il suo ambiente ci influenza, e come potremmo adattarci per migliorare i nostri metodi nelle future missioni spaziali.

5.1 - Cosa includereste nel vostro programma di addestramento degli astronauti, per prepararli a una missione sulla Luna?

Prima di inviare gli astronauti sulla Luna, essi dovranno seguire un programma di addestramento intensivo che svilupperà diverse abilità. L'addestramento dovrà essere impegnativo sia dal punto di vista fisico che mentale, per assicurarsi che gli astronauti siano in grado di gestire il difficile ambiente nello spazio e sulla Luna. Le basi del programma di addestramento riguarderanno il volo spaziale e i sistemi del veicolo spaziale e forniranno agli astronauti conoscenze sui sistemi di navigazione, propulsione, comunicazione e supporto vitale.

Poiché la Luna non ha atmosfera, gli astronauti dovranno essere addestrati a lavorare con le tute spaziali in un ambiente sotto vuoto. Questa parte dell'addestramento comprenderà la manovra e l'uso di strumenti in una tuta spaziale, l'apprendimento del funzionamento e della manutenzione delle tute e la gestione di eventuali perdite o strappi. Uno dei nostri obiettivi principali è la ricerca sulla geologia della Luna e su come gli esseri viventi reagiscono all'ambiente lunare, per cui gli astronauti dovranno imparare a conoscere le caratteristiche geologiche della Luna, a prelevare campioni della Luna e anche di pesci, piante ed esseri umani e a fare esperimenti su di essi. Dovranno sviluppare le loro conoscenze in biologia, chimica, genetica e geologia. L'isolamento di una missione spaziale può essere mentalmente impegnativo e l'equipaggio dovrà sottoporsi a un addestramento psicologico per sviluppare meccanismi di gestione dello stress. Dovranno anche essere in forma fisica per resistere ai rigori del volo spaziale. Gli astronauti dovranno imparare a lavorare insieme come una squadra durante la missione e, poiché ci saranno persone provenienti da Paesi diversi, è necessario un addestramento al lavoro di squadra e alla cultura affinché la missione abbia successo.

5.2 - Di quali veicoli spaziali avrà bisogno la vostra futura missione sulla Luna? Descrivete i veicoli presenti nel vostro Moon camp e considerate il modo in cui viaggerete da e verso la Terra ed esplorerete nuove destinazioni sulla superficie lunare.

Avremo 4 robot che assisteranno gli astronauti: 

Il camion merci sarà utilizzato per trasportare i lingotti tra la zona industriale e il magazzino dove li depositeremo prima di inviarli sulla Terra;
Robot di manutenzione;
Il rover permetterà agli astronauti di percorrere lunghe distanze in poco tempo per verificare le attrezzature, gli altri robot e le strutture esterne;
Il robot minerario sminuzzerà i minerali, la regolite e il ghiaccio, quindi li dirigerà in una stanza dove il calore sarà portato a 100 gradi Celsius esatti, quindi l'acqua passerà attraverso un filtro e il resto della massa proseguirà in un separatore con magneti che smisterà i metalli in diversi contenitori.

In futuro la nostra base potrebbe espandersi con più robot minerari, più camion da carico e magazzini più grandi per inviare più spesso le terre rare sulla Terra e quindi aumentare l'efficienza dell'insediamento.