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.
Accademia di Kingston Kingston upon Thames-Surrey Regno Unito 17, 16 6 / 1 Inglese
Software di progettazione 3D: Blender
Questo progetto mira a testare una base autosufficiente per 6 astronauti. Gli esperimenti principali di questa missione sono l'indagine degli effetti del vento solare sulla superficie lunare e la coltivazione di colture GM per habitat estremi. La nostra ricerca ha incluso pubblicazioni recenti su riviste scientifiche che esplorano gli sviluppi attuali e previsti nella robotica avanzata, nell'utilizzo delle risorse in situ (ISRU) e nella scienza dei materiali. La nostra base servirà da trampolino di lancio per future ricerche e missioni pianificate sulla superficie lunare e marziana, in linea con gli obiettivi dell'ESA e della NASA di riportare l'uomo sulla Luna e su Marte nel prossimo futuro. La nostra base si concentrerà principalmente sugli obiettivi di ricerca, ma c'è spazio per progetti commerciali come l'estrazione di metalli di terre rare da esportare sulla Terra a scopo di lucro, generando un'economia lunare sostenibile per incoraggiare futuri investimenti nella ricerca sulla Luna.
Lo scopo centrale della base è semplicemente quello di fungere da proof-of-concept per la creazione di una base autosufficiente che potrebbe essere utilizzata in futuro su un altro corpo celeste.
Poiché l'atmosfera completamente inesistente della Luna è molto vicina alla bassa atmosfera di pianeti come Marte - con circa ≈0,02 kg/m3, quasi trascurabile - studieremo anche gli effetti del vento solare. Attraverso il Solar Wind iOn Reading Device (o SWORD), monitoreremo i modelli di collisione del vento solare contro la luna, in modo da poter esaminare gli effetti del vento solare che potrebbero essere necessari per progetti futuri su altri corpi celesti.
SWORD è stato progettato sulla base del "Solar Orbiting Heliospheric imager", o "SoloHi". Utilizza sei sensori interni separati per osservare l'attività e il rilascio solare e una coppia di sensori che misurano il plasma e i campi magnetici.
La base sarà costruita sul bordo del cratere Amundsen. Sarà situata su un cratere molto più piccolo, che si trova proprio accanto al cratere Amundsen.
Il design 3D della base utilizza una mappa termica di questo cratere senza nome, disegnata in scala.
Le coordinate di questo cratere sono 84,5°S 82,8°E.
L'uso di un cratere più piccolo ci permette di costruire più strati di elevazione sotto il suolo con uno sforzo molto minore.
Secondo le scansioni della NASA e dell'ESA, l'acqua (sotto forma di ghiaccio lunare) è stata individuata all'interno e intorno al cratere. Inoltre, secondo i rapporti della NASA, è stato determinato che il luogo ha un'esposizione quasi completamente costante alla luce solare incidente.
La nostra base inizierà la costruzione come missione senza equipaggio, prima dell'atterraggio degli astronauti. Utilizzando la robotica controllata dall'ESA, costruiremo una struttura di base che servirà come alloggio temporaneo per gli astronauti prima che la base sia completamente allestita.
Dopo questa fase iniziale di costruzione, gli astronauti abiteranno questa struttura di base mentre stamperemo in 3D le parti per continuare a costruire le stanze sia manualmente che con l'aiuto della robotica. Una sfida sarà la costruzione delle aree sotterranee della base, che richiederà un notevole lavoro di scavo. Questo sarà scavato nel fianco del cratere.
Le pareti della base saranno costruite con un sistema a tre strati e per questo utilizzeremo tre materiali:
1) Lo strato più interno è uno strato di fluoruro di polivinilidene, una termoplastica non reattiva e termicamente stabile. Nonostante la sua resistenza, la plastica è molto leggera e quindi è possibile trasferire quantità elevate in una sola volta senza incorrere in costi aggiuntivi significativi per il volo spaziale.
2) Lo strato intermedio sarebbe costituito da un reticolo relativamente sottile di fibra di carbonio e silicio, molto leggero e incredibilmente malleabile, che lo rende un materiale utile e di grande utilità. Essendo un materiale leggero e sottile, è molto efficiente dal punto di vista dello spazio per il trasporto alla rinfusa.
3) Lo strato più esterno sarebbe costruito con regolite lunare stampata in 3D, raccolta dalla superficie dai droni Talaria. Possiamo impastare questo materiale in modo simile al calcestruzzo per creare uno strato di calcestruzzo di regolite per rivestire l'esterno della base.
Per proteggere gli astronauti dagli impatti fisici, nel nostro progetto utilizzeremo due materiali specifici: Un sottile ma flessibile reticolo di fibra di carbonio e silicio sarà stratificato tra le pareti per proteggere dagli impatti fisici. La natura flessibile della fibra di carbonio le conferisce un effetto ammortizzante, aumentando in modo significativo il tempo di impatto di un micrometeorite e diminuendo così in modo significativo la forza esercitata. Ciò riduce il rischio che un micrometeorite faccia breccia in una stanza. Inoltre, il reticolo di fibra di carbonio è conduttivo e può quindi essere utilizzato come sensore per rilevare eventuali danni alla base. Poiché gran parte della base si trova al di sotto del livello della superficie, essa gode anche di una protezione naturale dal terreno sovrastante.
In caso di violazione di una stanza, il sistema di ventilazione della base è progettato per chiudere automaticamente una stanza quando i sensori intessuti nel reticolo di fibra di carbonio vengono attivati. Ciò significa che una stanza compromessa non perderà ossigeno e la fornitura di ossigeno della base rimarrà stabile. Inoltre, il fotobioreattore miniaturizzato presente nella maggior parte delle stanze fornirà ossigeno di riserva in caso di guasto del sistema di ventilazione.
Per proteggersi dai raggi UV, le pareti interne della base sono costruite in plastica resistente ai raggi UV, il fluoruro di polivinilidene. Questa plastica è incredibilmente robusta (subisce un'usura di circa 0,3% in 5 anni di utilizzo costante) ma anche resistente ai raggi UV, impedendo agli astronauti di essere colpiti dai dannosi raggi UV penetranti.
Acqua
L'acqua sarà utilizzata in un sistema chiuso. Utilizzando gli allevamenti di alghe e piccole quantità di trattamenti chimici, purificheremo costantemente l'acqua per mantenerla potabile. L'acqua supplementare da aggiungere alle scorte sarà ottenuta dal ghiaccio lunare, che potremo fondere per estrarre l'acqua. L'acqua deve essere resa potabile filtrando la regolite lunare nociva che può essere intrappolata nel ghiaccio.
Cibo
Inizialmente il cibo verrà utilizzato dalle scorte di cibo disidratato che verranno fornite agli astronauti. Questo permetterà loro di avere un periodo di grazia prima di raggiungere l'autosufficienza. Una volta che l'agricoltura sarà avviata e i raccolti inizieranno ad arrivare, la maggior parte del cibo proverrà dalle colture geneticamente modificate e dai pesci del sistema acquaponico. L'agricoltura utilizzerà il sistema acquaponico, in cui pesci e piante lavorano in simbiosi: le piante purificano l'acqua dei pesci e i pesci forniscono CO2. Sono previsti altri alimenti disidratati come supporto.
Aria
L'ossigeno nella base proverrà dall'allevamento di alghe. Le alghe - Chlorella Vulgaris - consumano la CO2 pompata attraverso la fattoria e la utilizzano per la fotosintesi, rilasciando ossigeno. L'ossigeno in eccesso viene immagazzinato nei serbatoi, riempiendoli di ossigeno che può essere utilizzato in caso di emergenza.
Condizioni come l'umidità e la pressione vengono monitorate attentamente e possono essere regolate manualmente.
Potenza:
I pannelli solari convertirebbero la luce solare in elettricità, mentre la tecnologia solare termica potrebbe essere utilizzata per riscaldare l'acqua o altri fluidi per vari scopi, come la generazione di vapore per l'elettricità o la fornitura di calore per gli habitat. Utilizzando queste fonti di energia rinnovabili, possiamo ridurre la necessità di alternative costose e inaffidabili, come i combustibili fossili o l'energia nucleare, e promuovere un futuro più sostenibile per l'esplorazione e l'insediamento lunare.
I rifiuti solidi vengono trasferiti attraverso il sistema idraulico nell'edificio della fattoria. Nell'edificio della fattoria, i vermi coprofagi divoreranno i rifiuti solidi, che potranno poi essere utilizzati per la produzione di biocalcestruzzo. Tutti i rifiuti solidi passano attraverso questo sistema, quindi non c'è bisogno di altri mezzi di smaltimento. Tuttavia, possiamo anche utilizzare i rifiuti solidi per fertilizzare le fattorie quando è necessario. I vermi possono anche essere utilizzati per nutrire i pesci del sistema acquaponico.
I rifiuti liquidi passano attraverso la fattoria delle alghe. Quando i rifiuti liquidi passano attraverso i tubi delle alghe, queste ultime rimuovono tutti i rifiuti azotati, compresi gli elementi nocivi come l'ammoniaca. L'acqua viene quindi trattata chimicamente per renderla potabile, prima di essere reimmessa nel sistema idraulico.
Le onde radio sono state il principale metodo di comunicazione tra gli astronauti sulla Luna e il controllo missione dell'ESA. Le onde radio sono onde elettromagnetiche e possono viaggiare nel vuoto, caratteristica che le rende ideali per la comunicazione spaziale, oltre alla loro capacità di trasmettere dati su lunghe distanze. Per comunicare con gli astronauti sulla Luna, l'ESA utilizza una rete di antenne a terra e di satelliti relè in orbita intorno alla Terra. Le antenne sulla Terra inviano segnali radio ai satelliti relè, che poi trasmettono i segnali alle antenne nella base. Ciò consentirà una comunicazione efficiente tra l'ESA e l'Oasi Cosmica. Precedenti progetti dell'ESA e della NASA hanno utilizzato la tecnologia radio per ottenere lo stesso effetto. Anche se sono in fase di sviluppo altre tecnologie per la comunicazione spaziale, come la comunicazione laser, le onde radio rimarranno il metodo principale per questo progetto.
I venti solari sono un flusso di particelle cariche che vengono costantemente emesse dal Sole e che hanno un impatto significativo sulla superficie e sull'ambiente lunare. L'analisi di questi dati sarà ottenuta mediante l'uso del dispositivo chiamato Solar Wind Ion Reading Device (o SWORD). In particolare, il progetto si concentrerà sull'analisi della carica delle superfici indotta dal vento solare e sugli eventuali effetti nocivi ad essa associati. Il progetto si avvarrà di simulazioni al computer per approfondire i meccanismi alla base di questi fenomeni. I risultati di questa ricerca contribuiranno a migliorare la nostra comprensione dell'ambiente lunare e a fornire approfondimenti sugli effetti dei venti solari su altri corpi privi di aria del nostro sistema solare, oltre a fornire spunti per la costruzione di futuri habitat lunari e marziani.
Inoltre, il duro ambiente lunare, con la sua bassa gravità, le estreme fluttuazioni di temperatura e la mancanza di atmosfera e di acqua, presenta sfide significative per le colture. Per questo motivo studieremo anche la crescita di diverse colture geneticamente modificate in condizioni lunari e ne analizzeremo la crescita e la resa rispetto alle colture non geneticamente modificate. Il progetto esplorerà anche il potenziale delle tecniche di ingegneria genetica per migliorare la resilienza e l'adattabilità delle colture all'ambiente lunare. I risultati di questa ricerca potrebbero avere implicazioni significative per le future missioni di esplorazione spaziale a lungo termine e per lo sviluppo di un'agricoltura sostenibile nello spazio. Comprendendo il potenziale delle colture geneticamente modificate per l'agricoltura lunare, possiamo aprire la strada a una presenza umana più sostenibile e autosufficiente sulla Luna e oltre.
Procedure di emergenza: Gli astronauti devono essere preparati a gestire emergenze come guasti alle apparecchiature, emergenze mediche ed evacuazioni.
Formazione psicologica: Gli astronauti trascorrono lunghi periodi in isolamento e confinamento. L'addestramento psicologico può aiutarli ad affrontare l'isolamento, a lavorare sotto stress e a mantenere un atteggiamento positivo.
Addestramento fisico: Gli astronauti devono sottoporsi al tipico addestramento fisico dell'ESA.
Formazione scientifica: Il funzionamento dello SWORD deve essere possibile per tutti e sei gli astronauti. Sarebbe necessario un addestramento al funzionamento e alla manutenzione.
Per motivi di sicurezza, sarebbe necessario anche un addestramento al funzionamento del fotobioreattore, in modo da poter ripristinare prontamente un apporto costante di ossigeno.
Sistemi di supporto vitale: Una missione lunare richiede un habitat autosufficiente che supporti la vita umana. Gli astronauti devono essere addestrati a gestire i sistemi di supporto vitale, come il riciclo dell'aria e dell'acqua, la produzione di cibo e la gestione dei rifiuti.
Talaria
Talaria è un modello di drone a lungo raggio che funziona a energia solare. È un drone multiuso che utilizza una serie di bracci robotici per raccogliere rocce e ghiaccio lunare a grande distanza. Il drone è comandato a distanza dalla sala comunicazioni, con una trasmissione video diretta.
L'energia solare e le comunicazioni a lungo raggio consentono di trascorrere lunghi periodi di tempo lontano dalla base per le spedizioni. Lo spazio di stoccaggio refrigerato situato nella parte posteriore gli consente di tornare con materiali di destinazione come il ghiaccio lunare.
Egida
Aegis è un modello di veicolo a lungo raggio che funziona con una batteria ricaricabile. La batteria può essere ricaricata anche dai pannelli solari montati sulla parte superiore del veicolo.
È guidato da una sola persona, ma fino a tre persone possono vivere all'interno del veicolo per lunghi periodi di tempo, in quanto dispone dei necessari posti letto. Dispone di una grande scorta di ossigeno e di cibo disidratato (e dei mezzi per reidratarlo).
Poiché Aegis ha passeggeri umani che non indossano tute spaziali, è a tenuta d'aria e corazzato per proteggere da qualsiasi tipo di violazione.
Iokheira
Iokheira è un veicolo da esplorazione a corto raggio che può ospitare fino a due passeggeri. È a cielo aperto e consente di viaggiare molto velocemente a corto raggio. Il veicolo si muove rapidamente, ma non può contenere un carico significativo, utilizzato per l'esplorazione. Può anche essere utilizzato per trasportare SWORD per il monitoraggio di lunghe distanze.
Talos
Talos è il razzo che verrà utilizzato per tornare sulla Terra. Una volta allestita la base, parti di Talos saranno stampate in 3D individualmente per costruire un razzo in grado, in caso di emergenza, di tornare sulla Terra nel caso in cui un astronauta sia compromesso. Poiché la base è autosufficiente, non è necessario portare rifornimenti alla base dalla Terra.
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