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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: Vola sulla luna

Scuola secondaria Stefan Żeromski  Ełk    Polonia Da 17 a 18 anni

Visualizzatore esterno per progetto 3d

Descrizione del progetto

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Descrivete il vostro progetto Moon Camp.

Vorremmo che la nostra base fosse composta da tre moduli a cui si accede da corridoi che si diramano dal modulo principale. Inoltre, prevediamo di costruire un garage per i rover che servirà a creare una copertura di regolite per la nostra base. Altre attrezzature sistemate all'esterno del rifugio saranno i pannelli solari e il convertitore DC-AC, poiché i pannelli solari producono corrente continua mentre tutti i dispositivi della nostra base devono essere alimentati dalla corrente alternativa. Il modulo principale sarà multifunzionale: gli astronauti vi dormiranno, mangeranno, si alleneranno, si cureranno i propri servizi igienici e si rilasseranno. I moduli rimanenti serviranno a vari scopi. Uno di essi sarà utilizzato come magazzino con un posto per conservare i rifiuti inorganici. L'altro sarà un luogo per la coltivazione di piante. L'ultimo servirà come luogo di ricerca e conterrà sistemi di sorveglianza.

Dove volete costruire il vostro Moon Camp?

La posizione della nostra base sarebbe al polo sud lunare, per l'esattezza sul bordo del cratere di Shackleton. La luce solare quasi costante fornirebbe energia solare raccolta da pannelli solari. Gli interni dei crateri in quest'area sono trappole fredde che contengono una documentazione fossile di idrogeno, ghiaccio d'acqua e altri volatili, il che crea l'opportunità di acquisire queste preziose risorse. La vicinanza del ghiaccio d'acqua nelle aree permanentemente in ombra che circondano la base potrebbe essere utilizzata per ottenere acqua. La scelta di questa località sarebbe un sollievo dagli estremi di caldo e freddo che si trovano sul resto della Luna.

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

Nel 2013 l'ESA ha dimostrato che la stampa 3D con materiale lunare è fattibile in linea di principio. Il nostro team ha deciso di provare questa idea. Per il periodo di stampa 3D della nostra base, gli astronauti vivrebbero in una capsula abitativa. La costruzione consisterebbe in quattro impalcature gonfiabili collegate tra loro e gonfiate a forma di base. Quattro robot stampatori 3D raccoglieranno il regolite e lo ricopriranno. Nel frattempo, il quinto robot inizierà a costruire un garage per riporre i rover. La maggior parte degli oggetti presenti nella nostra base sarà stampata in 3D, poiché il trasporto di grandi quantità di materiali dalla Terra non è economico. Abbiamo anche fatto una ricerca sui materiali più leggeri e allo stesso tempo più resistenti e abbiamo deciso che il grafene è esattamente quello che stiamo cercando. Ha una densità pari a 95% quella dell'acciaio ed è circa 10 volte più resistente. Alla fine, il nostro team ha scelto il grafene come materiale principale per la stampa 3D.

Acqua
Cibo
Elettricità
Aria

L'acqua sulla Luna è presente solo sotto forma di ghiaccio. L'idea del nostro team per ottenerla è di estrarre un pezzo di ghiaccio, scioglierlo e purificarlo. Poi condurremmo un test per determinare se è potabile. Un altro aspetto che riteniamo essenziale è il recupero delle risorse idriche. Il nostro team vuole utilizzare la soluzione di comprovata qualità che è il sistema di riciclaggio dell'acqua sviluppato presso l'MSFC. Il sistema recupera l'acqua dall'urina, dall'igiene orale, dal lavaggio delle mani e dalla condensazione dell'umidità dell'aria. L'acqua raccolta sarà distribuita a tutti i moduli tramite tubature.

La maggior parte delle scorte di cibo verrà portata dalla Terra. Naturalmente, dovrà essere sottoposto a processi di liofilizzazione e stabilizzazione termica. Gli astronauti dovranno solo riscaldare i loro pasti, con acqua calda o con un riscaldatore di cibo. Uno dei moduli della base è destinato alla coltivazione di piante. Nelle prime fasi della missione, sarà utilizzato soprattutto per coltivare piante che producono molto ossigeno, ma nel periodo successivo si prevede di avviare un allevamento di piante commestibili. I pasti preparati con prodotti freschi aumenteranno il morale dell'equipaggio e creeranno un'atmosfera di casa. La preparazione di pasti freschi sarà possibile utilizzando un forno progettato per funzionare in un livello di gravità inferiore. Il forno non sfrutta solo la convezione, ma anche la conduzione delle pareti metalliche del forno, che riscaldano l'aria all'interno.

Il nostro team ha concordato che la soluzione migliore per fornire energia alla base lunare, soprattutto considerando il fatto che la nostra base sarà situata in un'area con luce solare quasi costante. Il nostro rifugio è pieno di dispositivi che richiedono un'enorme quantità di energia per funzionare correttamente. Secondo i nostri calcoli, tre pannelli solari - ciascuno con una potenza di 4,8kWp - saranno sufficienti a rifornire di elettricità l'intera base. Dobbiamo anche costruire un convertitore DC-AC, poiché i pannelli solari producono corrente continua, mentre tutti i dispositivi della nostra base devono essere alimentati dalla corrente alternativa.

Come già detto, nelle prime fasi della missione, il modulo con le piante sarà utilizzato soprattutto per coltivare piante che producono ossigeno. Abbiamo cercato piante che generassero più ossigeno possibile e la nostra scelta è stata la spirulina. È estremamente efficiente: 8m^2 di questa pianta sono sufficienti per fornire ossigeno a una persona. La nostra base è progettata per tre o quattro astronauti, quindi 32m^2 saranno sufficienti per fornire ossigeno all'intero equipaggio. L'ossigeno raccolto sarà combinato con l'azoto in proporzioni simili a quelle dell'aria terrestre e distribuito tra tutti i moduli attraverso tubature.

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.

Per un insediamento sicuro sulla Luna è necessario affrontare un gran numero di ostacoli. I fattori più pericolosi dell'ambiente lunare sono la polvere lunare, le radiazioni, le fluttuazioni di temperatura e i meteoriti. La nostra base sarà ricoperta da uno strato di regolite. Il guscio è leggero e allo stesso tempo incredibilmente resistente. All'interno, gli astronauti sono protetti da meteoriti, radiazioni e fluttuazioni di temperatura. Purtroppo, per questa missione non è possibile trascorrere la maggior parte del tempo all'interno della base. Pertanto, abbiamo elaborato alcune idee per proteggere gli astronauti al di fuori del rifugio. Per evitare che la polvere lunare contamini la base, installeremo delle camere d'aria a tutte le entrate. Le tute spaziali degli astronauti che rientrano nella base dovrebbero essere lasciate all'interno delle camere d'aria. Il tempo delle passeggiate spaziali sarebbe limitato a causa della scarsa protezione dalle radiazioni e dalla temperatura. Col tempo la qualità delle tute spaziali migliorerà e l'equipaggio trascorrerà più tempo all'aperto.

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

Una giornata descritta dal nostro team è ambientata in una fase avanzata della missione. L'equipaggio degli astronauti è già riuscito a coltivare con successo piante commestibili con l'uso di un sistema idroponico. Tutti i moduli del rifugio, i pannelli solari e il garage sono ormai installati. Una buona giornata inizia con una deliziosa colazione e lo stesso vale per il nostro equipaggio. Un astronauta prepara panini al prosciutto e formaggio con l'aggiunta di lattuga fresca raccolta dalla camera di coltivazione delle piante. Nel frattempo, il resto del team controlla i sistemi di mantenimento della vita e ripulisce la base. Poi si riuniscono nel modulo principale per consumare il pasto insieme. Dopo aver mangiato, hanno un po' di tempo libero per rilassarsi. La nostra base offre un'ampia gamma di mezzi per rilassarsi, come e-book, guardare film, cucinare con l'uso di tecnologie all'avanguardia e persino giocare ai videogiochi. L'accelerazione gravitazionale della Luna è circa sei volte inferiore a quella della Terra, quindi gli astronauti devono allenarsi per evitare l'amiotrofia. L'equipaggio ha a disposizione tre tipi di macchine per l'allenamento: tapis roulant, cyclette e panca con bilancieri. Dopo aver trascorso un po' di tempo a riposo, l'equipaggio esegue esercizi per 2,5 ore. Dopo l'intenso allenamento, gli astronauti si dirigono a curare la propria igiene. Poi la squadra si divide in due gruppi. Due astronauti si preparano per una passeggiata spaziale: indossano le loro tute spaziali e lasciano la base attraverso la camera di compensazione principale. Il loro obiettivo è raccogliere campioni di minerali che potrebbero essere utilizzati per costruire un insediamento esteso per i nuovi abitanti. Sono accompagnati da due rover che scavano e conservano i campioni. La loro passeggiata spaziale dura circa 4 ore. Una volta terminato il lavoro, tornano alla camera di compensazione della base e si tolgono la tuta spaziale per non contaminare l'interno del rifugio con la polvere lunare. Portano quindi i campioni raccolti in laboratorio e si riuniscono al resto dell'equipaggio. Nel frattempo, gli astronauti rimasti nella base progettano un veicolo che permetta a tutto l'equipaggio di coprire lunghe distanze. Presto si riuniscono per preparare una cena a base di pollo al forno e la mangiano. Durante la giornata fanno uno spuntino a base di frutta, gelatine e barrette di cioccolato. La sera viene trascorsa controllando i parametri di vita degli astronauti e parlando con i loro parenti attraverso i comunicatori online. Dopo una giornata faticosa ma straordinaria, l'equipaggio va a letto.



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