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.
Primo posto - Stati membri dell'ESA
Palestra Nad Aleji Praga-Praga Repubblica Ceca 13, 15 2 / Inglese
Software di progettazione 3D: Fusion 360
https://www.osymo.com/moonbase
Uno dei contributi dell'ESA al programma Artemis potrebbe essere un piccolo satellite lunare. rifugioche sarà poi trasformato in una base lunare. Presentiamo un rifugio lunare di questo tipo per due astronauti.
Il criterio principale era che la copertura potesse essere trasportata sulla Luna utilizzando l'EL3, che ha un carico utile di 1,5 tonnellate sulla Luna. Non siamo riusciti a rispettare pienamente questo limite di peso, ma non è irrealistico che il limite venga raggiunto dopo ulteriori modifiche e sviluppi del progetto. Considerando un peso così basso, l'equipaggiamento del rifugio è molto elementare, ma può servire bene nelle fasi iniziali dell'esplorazione lunare.
Il rifugio è costituito da una struttura sigillata modulo e una non sigillata portico. Il modulo ospita la maggior parte delle attrezzature e l'equipaggio vive e lavora al suo interno. Sopra il modulo c'è un portico che funge da magazzino per le attrezzature esterne, i campioni non destinati all'analisi in loco, ecc. L'equipaggio passa dal modulo al rifugio e poi alla superficie attraverso una camera di compensazione posta in modo non convenzionale sul soffitto del modulo. Ciò facilita la costruzione dello scudo antiradiazioni e semplifica il progetto complessivo.
La colonizzazione della Luna ci porterà molti benefici. Diventerà un trampolino di lancio per l'esplorazione del Sistema Solare. Le scoperte e le tecnologie sviluppate durante la costruzione della base sulla Luna ci aiuteranno anche sulla Terra.
Lo scopo del nostro rifugio è quello di avere una base sulla Luna attorno alla quale costruire altri insediamenti. Su di esso verranno testate tutte le tecnologie necessarie per la costruzione di altri moduli.
In futuro, prevediamo di utilizzare la base soprattutto per scopi scientifici e tecnici. Le tecnologie per il viaggio su Marte saranno sviluppate lì. Utilizzando l'ISRU potremo costruire intere sonde sulla Luna e inviarle nel Sistema Solare. Potremo lavorare su nuovi sistemi avanzati di supporto alla vita o fare astronomia a infrarossi. Sarà importante anche l'uso commerciale, che garantirà il finanziamento della base in futuro.
Il rifugio è costruito per un massimo di 5 giorni di buio, quindi le opzioni di base sono in realtà molto limitate a poche aree del Polo Sud, in particolare il bordo del cratere Shackleton. Se rimanesse al buio per più di cinque giorni, si congelerebbe. Essendo alto 18 metri, il pannello solare sarà illuminato anche più a lungo del resto della base.
L'illuminazione è l'unico criterio limitante per l'ubicazione del rifugio stesso, ma è necessario prendere in considerazione ulteriori sviluppi che richiederanno l'accesso al ghiaccio d'acqua in regioni permanentemente in ombra. Fortunatamente, il bordo del cratere Shackleton soddisfa anche questo criterio.
Il rifugio sarà portato interamente dalla Terra. Il lancio avverrà con Ariane 6 + EL3, o meglio con Ariane NEXT + EL3 (o un suo successore). Dopo il lancio e il flyby sulla Luna, l'EL3 atterrerà con lo shelter e poi verrà scaricato dall'EL3. Non abbiamo ancora progettato l'esatto meccanismo di scarico dello shelter, perché non sappiamo come sarà esattamente l'EL3.
L'unica cosa utilizzata per "costruire" il rifugio sarà la regolite lunare come scudo contro le radiazioni. Alla fine, 16 sacchi di regolite saranno posizionati intorno al rifugio, fornendo 0,5 metri di schermatura dalle radiazioni. I sacchi saranno riempiti con l'escavatore RASSOR. L'escavatore è in grado di movimentare fino a 700 kg di regolite al giorno. Ogni sacca contiene 1200 kg di regolite. Durante la prima missione, verranno riempiti solo quattro sacchi intorno ai dormitori, il che richiederà 7 giorni. Il RASSOR raccoglie sempre il regolite e poi risale la rampa fino alla sommità dei sacchi, dove scarica il regolite. L'equipaggio dovrà riposizionare la rampa dopo il riempimento di ogni sacco. Il resto avverrà in modalità autonoma.
Per quanto riguarda la costruzione del rifugio, abbiamo utilizzato principalmente un composito di carbonio leggero ma resistente, che ci ha permesso di ridurre il peso complessivo.
In futuro, i sacchi non saranno più utilizzati per schermare le radiazioni, ma per stampare in 3D dalla regolite. Potrà essere utilizzato per realizzare garage per i rover e potrà essere usato per creare protezione per gli habitat gonfiabili.
Sulla Luna si incontrano diversi tipi di radiazioni: GCR, SPE e radiazioni secondarie create dopo l'interazione di GCR o SPE con i materiali. Data la breve durata della missione (14 giorni), la dose ricevuta dalla GCR è accettabile (come sappiamo grazie all'Apollo). Il problema sarebbe se l'equipaggio all'interno fosse colpito dallo SPE. Anche se la probabilità è bassa, potrebbe avere conseguenze fatali. Pertanto, durante la prima missione, verranno aggiunti 0,5 m di schermatura di regolite intorno agli alloggi dell'equipaggio e verranno completati intorno all'intero rifugio durante le missioni successive. Ciò sarà sufficiente a proteggere dalle tempeste solari più piccole. Man mano che le missioni si allungano, sarà necessario aggiungere ulteriori schermature contro le tempeste di grandi dimensioni.
I micrometeoriti sono meno comuni nello spazio lunare e i detriti orbitali non sono affatto presenti, quindi 3 mm di composito di carbonio e MLI li fermeranno. L'aggiunta di una schermatura di regolite aumenta ulteriormente la sicurezza.
La veranda serve a proteggere dalla polvere. Il suo interno sarà semi-pulito e servirà, tra l'altro, come deposito per gli oggetti che non possono essere presenti nel modulo. Gli astronauti si puliscono accuratamente prima di entrare nella veranda. La polvere che entra viene filtrata da un sistema di rivitalizzazione dell'atmosfera, in particolare da un filtro situato in ogni contenitore di idrossido di litio. L'uscita del sistema di rivitalizzazione dell'atmosfera si trova negli alloggi dell'equipaggio.
Un altro aspetto è l'ambiente termico. Durante la permanenza dell'equipaggio nelle luci, i sistemi del rifugio avranno 8 kW di potenza in ingresso che dovranno essere irradiati. Utilizzeremo un radiatore lungo 10 m per irradiare il calore in eccesso. Durante i cinque giorni di buio, quando l'equipaggio non è presente, la copertura perderà 48 kWh, che devono essere forniti da batterie agli ioni di litio per evitare che i sistemi si congelino.
L'aria pulita è fornita dal sistema di controllo dell'atmosfera. L'ossigeno viene fornito da serbatoi a pressione di 40 MPa. Per la missione sono necessari 23 kg di ossigeno, con una riserva di 35 kg di ossigeno nei serbatoi. Questo viene dosato nella sezione di rivitalizzazione dell'aria in modo che la concentrazione nell'atmosfera sia di 21%. La CO2 viene rimossa utilizzando LiOH. L'equipaggio produce 29 kg di CO2 per missione, per i quali sono necessari 32 kg di LiOH per la cattura, dopo aver aggiunto una riserva di 48 kg.
L'azoto dovrà essere rabboccato a causa di 10% perdite della camera di compensazione per ogni ciclo. Nel coperchio è presente una scorta di 20 kg.
Il cibo viene importato dalla Terra. Ogni giorno vengono preparati 3 pasti, per un totale di 84 pasti per missione. Ogni pasto pesa 0,8 kg.
L'acqua è l'unico bene che viene riciclato. Ogni membro dell'equipaggio consuma 4,4 kg di acqua al giorno. Viene prodotta più acqua di quella consumata, poiché si forma durante la reazione del LiOH con la CO2 e durante la respirazione. Ogni giorno sono necessari 8,8 kg di acqua pulita e ne vengono prodotti 12,7 kg. L'acqua da pulire proviene dalla toilette (urina) o dallo scambiatore di calore (condensa atmosferica). La condensa ha una concentrazione di sostanze sufficientemente bassa da poter essere pulita direttamente con l'osmosi in avanti. L'urina viene prima distillata sotto vuoto. Ciò che rimane dopo l'osmosi in avanti viene pulito nuovamente con la distillazione sotto vuoto. L'efficienza del sistema è superiore a 80%, quindi viene sempre prodotta più acqua di quella consumata.
La potenza dei sistemi di base è di 8 kW, ovvero la metà di quella che IROSA può erogare. In gravità parziale non può essere utilizzato senza modifiche, ma viene usato come riferimento.
I rifiuti sulla Luna sono un affare complicato, perché non possiamo lasciarli bruciare nell'atmosfera come avviene per la ISS. Inoltre, è più costoso portare i rifiuti sulla Luna, quindi è necessario gestirli con criterio. L'equipaggio produce circa 20 kg di rifiuti con un volume di 0,2 m3 per missione. Sebbene l'attuale rifugio non possa riciclarli in alcun modo, li immagazziniamo in contenitori e li conserviamo nella veranda per un ulteriore utilizzo. I rifiuti saranno costituiti principalmente da imballaggi di carta e plastica, o da avanzi di cibo, da cui si può ricavare il carbonio, raro sulla Luna. Possiamo usare la plastica che in seguito potrà essere riciclata e utilizzata per la stampa 3D. Allo stesso modo, vengono immagazzinati i rifiuti solidi della toilette, che saranno preziosi per la coltivazione di piante in futuro. L'urina viene riciclata in acqua potabile.
Per le comunicazioni utilizzeremo la costellazione Moonlight, attraverso la quale verranno inviati principalmente i dati del rifugio. Nonostante ciò, lo scudo avrà la possibilità di comunicare direttamente con la Terra in modalità limitata. Utilizzeremo la luce della Luna anche per determinare la posizione. Ci sarà sempre la possibilità per un astronauta o un rover di comunicare direttamente con lo shelter, ma la scelta di base è Moonlight, anche perché l'orizzonte da un'altezza umana è a soli 2,4 km di distanza sulla Luna.
Come detto all'inizio, l'obiettivo principale di questo rifugio è avere una base su cui costruire ulteriormente, quindi l'attrezzatura scientifica è piuttosto minimalista. Le principali aree di interesse sono quindi la geologia e le possibilità di utilizzo delle risorse locali. Le conoscenze acquisite saranno utilizzate durante l'ulteriore insediamento.
Il rifugio ospita un laboratorio dotato di una camera a guanti per esaminare i campioni di superficie e prepararli per ulteriori esperimenti. Il glovebox comprende un microscopio a fluorescenza per lo studio dei campioni. La camera a guanti è realizzata in modo tale che i campioni non entrino mai in contatto con l'interno del rifugio. Un'altra parte del laboratorio è la camera di crescita, dove si studia la coltivazione di piante nell'ambiente lunare. Ad esempio, si può studiare la coltivazione nella regolite. Il laboratorio dispone anche di una piccola fornace e di una pressa, che verranno utilizzate per testare la sinterizzazione del regolite in diverse condizioni e la sua successiva resistenza. Ciò fornirà dati preziosi che potranno essere ulteriormente utilizzati per lo sviluppo della stampa 3D dal regolite.
Gli strumenti progettati per l'EVA comprendono martelli, pinze, setacci, carotatori e altre attrezzature per l'esplorazione geologica. Saranno disponibili anche spettrometri per l'analisi rapida delle rocce. All'esterno della base potranno essere collocati strumenti per la misurazione del tempo spaziale o degli impatti di micrometeoriti.
In futuro si aggiungeranno dispositivi medici, altri strumenti per lo studio delle rocce, come il microscopio elettronico, e strumenti per lo studio della fisica e della chimica a gravità parziale. In seguito, nella nostra base si inizierà a praticare l'astronomia.
L'addestramento prevede soprattutto l'apprendimento dei singoli sistemi del rifugio. È necessario imparare come comportarsi in caso di malfunzionamento e come ripararlo. Successivamente, verranno addestrate le operazioni individuali. Tra gli obiettivi principali della prima missione c'è la creazione di una schermatura dalle radiazioni della regolite, quindi si farà pratica con il lavoro all'esterno della Luna e con il RASSOR. L'ultima area di addestramento sarà quella scientifica. L'equipaggio deve completare un corso geologico approfondito (se non c'è un geologo a bordo) per ottenere i migliori risultati dal tempo limitato dedicato alla scienza. L'addestramento può avvenire anche in regioni vulcaniche qui sulla Terra. Una parte dell'addestramento avverrà anche durante i voli parabolici per simulare la gravità ridotta.
Lo shelter sarà trasportato in superficie utilizzando il grande rendering logistico europeo, che viene lanciato con Ariane 6. È possibile che Ariane NEXT sia disponibile per il momento in cui il rifugio sarà preparato. L'equipaggio partirà da terra con Orion, che sarà lanciato dall'SLS. Sulla Luna, si trasferirà sulla nave stellare HLS, che poi utilizzerà per atterrare. Il rifugio sarà a diverse decine di km di distanza dall'astronave HLS e dal campo base Artemis, per aumentare il raggio dell'esplorazione lunare e dell'insediamento umano sulla Luna. L'equipaggio si muoverà con l'aiuto di un rover ermetico (in caso di emergenza, anche non ermetico). Al termine della missione, l'equipaggio tornerà al Campo Base Artemis utilizzando il rover e rientrerà sulla Terra utilizzando l'astronave HLS e Orion.
English 
Chinese 
Czech 
Danish 
Estonian 
Finnish 
French 
German 
Greek 
Hungarian 
Italian 
Latvian 
Lithuanian 
Dutch 
Norwegian 
Polish 
Portuguese (Portugal, AO90) 
Romanian 
Slovak 
Slovenian 
Spanish 
Swedish 