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Galleria Moon Camp Pioneers 2019-2020

In Moon Camp Pioneers la missione di ogni squadra consiste nel progettare in 3D un campo lunare completo utilizzando Fusion 360. Devono anche spiegare come utilizzeranno le risorse locali, proteggeranno gli astronauti dai pericoli dello spazio e descriveranno le strutture abitative e lavorative.

Squadra: CAMS Nova

Accademia californiana di matematica e scienze  Carson    Stati Uniti Da 17 a 18 anni Terzo posto - Stati non membri dell'ESA

Visualizzatore esterno per progetto 3d

Descrizione del progetto

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Descrivete il vostro progetto Moon Camp.

Il nostro progetto Moon camp è composto da 8 strutture principali, ognuna delle quali ha uno scopo vitale. La nostra serra ha lo scopo di fornire cibo agli astronauti. Gli astronauti conducono ricerche e lavorano a progetti nel nostro laboratorio, che contiene anche cassette per i vermi da pasto. Abbiamo 5 moduli abitativi collegati a un'area comune. Altri moduli abitativi possono essere costruiti utilizzando la nostra stampante 3-D e la regolite proveniente dal nostro Regolith Processing Plant. Il Centro sistemi di filtrazione dell'aria distribuisce e regola il flusso d'aria negli edifici. Un altro edificio è l'impianto di purificazione ed estrazione dell'acqua, che fornisce l'acqua dalla microcombustione del ghiaccio lunare. Il nostro campo lunare ha anche una stazione di gravità artificiale centripeta che gli astronauti possono visitare regolarmente per esercitarsi nella gravità terrestre. La principale fonte di energia per il campo lunare proviene dal campo di pannelli solari che fornisce energia da 75-99% del giorno.

Dove volete costruire il vostro Moon Camp?

Abbiamo scelto di costruire la nostra base lunare ai poli lunari perché è l'ambiente più sostenibile per gli astronauti. Le temperature ai poli lunari sono molto meno rigide rispetto al resto della Luna. I poli sono illuminati dalla luce solare per circa l'86-89% del tempo e, grazie alla luce solare quasi costante, le temperature fluttuano meno drasticamente. Ciò rende più facile regolare le condizioni di vita alla temperatura ottimale per gli astronauti. I poli lunari sono anche la sede di molte risorse, tra cui il ghiaccio lunare, che è una possibile fonte d'acqua. Si trovano in ombre lunari permanenti della luna che sono state trovate solo ai poli. Inoltre, nel sito da noi scelto ci sono molti crateri e grotte. In queste aree si possono costruire edifici sotterranei per aumentare la protezione dalla pressione atmosferica, dagli impatti degli asteroidi e dagli sbalzi di temperatura.

Come pensate di costruire il vostro campo lunare? Descrivete le tecniche e i materiali che usereste.

Le strutture del nostro campo lunare saranno parzialmente costruite sulla Terra, ma non assemblate. Molte delle nostre strutture, comprese le cupole geodetiche che costituiscono la nostra area di vita e il laboratorio, sono progettate per essere piegate/smontate in sottoparti per facilitare il trasporto e la conservazione dello spazio. Prima delle strutture e degli astronauti arriveranno macchine da costruzione industriali adattate per lavorare in modo efficiente sulla superficie della Luna, per liberare il terreno lunare. I robot morbidi programmati assisteranno nella costruzione del campo lunare. Poiché i robot morbidi sono costituiti da materiali flessibili, sono flessibili, possono portare a termine una più ampia varietà di compiti e sono più sicuri per l'uomo. Questi robot continueranno ad aiutare a riparare le strutture anche dopo la costruzione del campo lunare. I nuovi edifici saranno costruiti rapidamente utilizzando la fabbricazione additiva, poiché porteremo con noi una gigantesca stampante 3D industriale per costruire le strutture utilizzando la regolite abbondantemente disponibile.

Acqua
Cibo
Elettricità
Aria

Poiché l'acqua è una risorsa vitale necessaria per la sopravvivenza umana, abbiamo scelto di allestire il campo ai poli lunari, che contengono fonti d'acqua. Il ghiaccio lunare sarà sciolto con moduli a microonde per fornire acqua al nostro sistema idrologico, che sarà utilizzata per l'agricoltura, l'idratazione, l'igiene, l'energia e la ricerca. Le celle a combustibile a idrogeno, che aiutano i generatori a produrre elettricità, fanno sì che l'acqua subisca la fotolisi, creando molecole di ossigeno e ioni di idrogeno per il carburante dei razzi. L'acqua in eccesso, che viene prodotta come prodotto di scarto, viene raccolta e combinata con l'acqua di percolazione delle serre e con acque reflue umane accettabili per essere riciclata.

Il nostro campo manterrà un piano di pasti equilibrato che incorpora diverse fonti di cibo. Le piante altamente nutritive coltivate nelle serre, che utilizzano acqua e terreno riciclati, forniranno i carboidrati. La serra è rinforzata da strutture metalliche a tasca che proteggono dalle collisioni con i meteoriti, pur consentendo l'ingresso della luce, ed è adattabile all'acquaponica nel caso in cui il terreno scarseggi. Per garantire agli astronauti tutti i nutrienti di cui hanno bisogno, il laboratorio produce integratori vitaminici e grassi. Oltre alle colture in serra, un allevamento di vermi da pasto fornisce agli astronauti le proteine necessarie, poiché i vermi da pasto si riproducono rapidamente e sono altamente nutrienti.

Il campo sfrutta l'energia solare ai poli lunari, che hanno un'irradiazione solare superiore a 1367,6 W/m^2, utilizzando un campo di pannelli solari che si sposta in direzione del sole. Una parte dell'elettricità viene immagazzinata in batterie da utilizzare durante le eclissi lunari. L'elettricità è prodotta anche da generatori elettromeccanici, che sono perennemente alimentati dalla Stazione Spaziale a Forza Centripeta. La Stazione ruota costantemente e fornisce energia meccanica, creando al contempo una gravità artificiale. La rotazione della Stazione è estremamente efficiente; la forza necessaria per avviare la rotazione al numero di giri corretto per simulare la gravità è ridotta grazie alla gravità ridotta della Luna.

È fondamentale fornire un'atmosfera ottimale per le condizioni di vita dell'uomo. L'ossigeno sarà fornito da diverse fonti nel campo, tra cui la fotosintesi delle piante nelle serre. Inoltre, i generatori di ossigeno utilizzeranno anidride carbonica e acqua per produrre più ossigeno. Il Centro per i sistemi di filtrazione dell'aria distribuisce e regola il flusso d'aria all'interno dei diversi edifici e mantiene le corrette percentuali di azoto, ossigeno, argon e altro, impedendo il soffocamento da anidride carbonica. Il Centro dei sistemi di filtrazione dell'aria ospita anche vasche per le alghe, che forniscono sostanze nutritive per il consumo e contribuiscono alla produzione di ossigeno.

Come pensate di costruire il vostro campo lunare? Quali materiali usereste?

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L'ambiente sulla Luna è molto pericoloso per gli astronauti. Spiegate come il vostro campo lunare li proteggerà.

La Luna ha un clima rigido, caratterizzato da caldo e freddo estremi. Per proteggere gli astronauti dalle condizioni lunari, le nostre strutture hanno una temperatura controllata. I bassi livelli di gravità provocano agli astronauti una perdita di massa ossea e muscolare. Il nostro campo lunare dispone di una sala a gravità artificiale con attrezzature per l'esercizio fisico che gli astronauti possono utilizzare per prevenire gravi danni al loro sistema muscolare e scheletrico. Gli edifici del campo spaziale sono di forma sferica, costruiti per resistere agli impatti dei micrometeoriti. Vengono utilizzate strutture come la cupola geodetica, in modo che i moduli siano sicuri e duraturi. Vivere sulla Luna espone a radiazioni costanti. Gli astronauti che vivono nella nostra stazione spaziale saranno protetti da un generatore di campo elettromagnetico che blocca le radiazioni. L'area abitativa, i serbatoi di stoccaggio, il centro di filtrazione dell'aria, il modulo di estrazione dell'acqua a microonde e le celle a combustibile a idrogeno si trovano in un tunnel sotterraneo, che protegge ulteriormente gli astronauti da radiazioni, clima e meteoriti.

Descrivete una giornata sulla Luna per il vostro equipaggio di astronauti del Moon Camp.

La giornata di un astronauta al Moon Camp inizia alle 6 del mattino e termina alle 21 circa. Il loro programma è modellato sulla routine degli astronauti che vivono nella Stazione Spaziale Internazionale. I residenti del nostro campo lunare consumano tre pasti al giorno e sono tenuti a fare due ore di esercizio nella stazione spaziale a gravità artificiale centripeta. Vivere in un ambiente a bassa gravità danneggia la massa ossea e muscolare: 1-2% della massa ossea si deteriora in un solo mese. L'esercizio fisico in condizioni di gravità terrestre previene l'indebolimento a lungo termine del corpo degli astronauti. Durante il giorno, i membri dell'equipaggio lavorano in base alla loro area di competenza e i ricercatori supervisionano i loro progetti e analizzano i dati. I ricercatori che hanno ottenuto l'approvazione dei loro progetti da svolgere al campo passano il tempo a raccogliere dati sull'alimentazione, sulla loro salute, sul sistema solare, sul ghiaccio lunare, sulle proprietà del suolo lunare e altro ancora. I membri dell'equipaggio compiono spedizioni per esplorare e mappare la superficie lunare, oltre a testare la sicurezza di nuove superfici e tunnel per decidere in quale direzione espandere il campo. La manutenzione e la costruzione sono eseguite da lavoratori umani insieme ai robot morbidi, che sono molto più sicuri da avvicinare grazie al fatto di essere costituiti da materiali compatibili e riempiti d'aria piuttosto che di metallo duro come la maggior parte dei robot. In laboratorio, gli astronauti lavorano a progetti come la ricerca di depositi di vapore nel suolo lunare. Un esempio di progetto di ricerca sul nostro campo è un'indagine sulla composizione chimica della regolite, che è stata recentemente scoperta contenere grani minerali di dimensioni micrometriche che sono circondati da sottili cerchi amorfi, suggerendo che è stata esposta al vento solare. Attualmente si pensa erroneamente che i bordi amorfi siano il risultato di un danno da radiazioni, ma la microscopia elettronica mostra che i bordi amorfi sono costituiti da materiale depositato dal vapore a seguito dell'impatto di micrometeoriti sulla Luna e saranno raccolti ulteriori dati a sostegno di queste nuove osservazioni. Oltre ad ospitare le attrezzature e le forniture per la ricerca, il laboratorio ospita delle cassette di vermi da pasto che forniscono una buona fonte di nutrienti e proteine. Gli abitanti del Moon Camp possono utilizzare il telescopio costruito nel laboratorio e osservare altre parti del sistema solare.



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