In Moon Camp Pioneers, each team’s mission is to 3D design a complete Moon Camp using the software of their choice. They also have to explain how they will use local resources, protect astronauts from the dangers of space and describe the living and working facilities in their Moon Camp.
IES Andrés de Vandelvira Baeza-Jaén Spain 18, 17 2 / 1 Castellano
3D design software: Fusion 360
Planteamos el despliegue de una base permanente en la Luna con todo lo necesario para albergar durante al menos cuatro años a un equipo humano de cuatro personas. El objetivo es aprovechar los recursos del propio satélite como material de construcción, soporte vital auto sostenido y la realización de estudios y pruebas para una posible ampliación de la misma con objeto de disponer de una base intermedia para misiones interplanetarias. Los recursos minerales de la Luna deberán ser extraídos, recolectados y estudiados. Desde la base se dirigirán expediciones por la superficie para extraer material de construcción y muestras para su estudio.
La misión tendrá un objetivo plenamente científico, enfocado en la recopilación de información para aumentar la eficiencia de misiones de larga duración en las que haya que utilizar materiales in situ. Esta misión se centrará en la exploración y minería lunar, y servirá de referencia y preparación para futuras misiones, abriendo horizontes y contemplando ya la posibilidad de poder colonizar otros lugares, como Marte. Como objetivo secundario también se plantearía el estudio de los efectos físicos y psicológicos en los astronautas que pasen largos periodos de tiempo en la base. También se analizaría la sostenibilidad de distintos cultivos en los invernaderos de la base.
La Luna tiene una cara permanentemente expuesta a la luz solar, y otra oculta a la que nunca da el Sol. En la cara expuesta, su temperatura varía entre -184 grados Celsius durante la noche y 214 grados Celsius durante el día, excepto en los polos donde la temperatura es constante e igual a -96 grados Celsius. En la cara oculta la temperatura es de unos -190 grados Celsius y al no haber luz solar, no resulta práctico tener la base lunar ahí (medición de la sonda china).
La sonda Lunar Reconnaissance Orbiter ha medido temperaturas hasta de -238 grados Celsius en los cráteres del polo sur y -247 grados Celsius en un cráter del polo norte. Esa es la temperatura más baja jamás registrada en el sistema solar, más frío incluso que Plutón. Es por eso que los científicos creen que puede existir hielo en esos cráteres. Recientemente se ha comprobado la existencia de hielo en un cráter del polo Sur llamado Shackleton.
Por todo lo anterior, la base estará situada en el Hemisferio Sur, en la parte iluminada al lado de dicho cráter, donde las temperaturas oscilan entre los 0 y 50 grados celsius, un rango muy similar al de la Tierra. Así los astronautas podrán tener calor, luz y más facilidad para encontrar agua (por ejemplo en el cráter Shackleton).
Emplearía materiales presentes en la Luna para fabricar algún tipo de mortero o cemento con el que fabricar bloques de construcción. Los edificios tendrían un armazón mínimo de fibra de carbono sobre el que se colocarían los bloques y se aplicarían los revestimientos.
Utilizaríamos impresoras 3D para fabricar elementos de construcción más complejos. De esta manera se reduciría al mínimo la cantidad de material que habría que llevar desde la Tierra.
Nuestra base lunar contará con diversos sistemas de protección, para meteoritos, radiación, que al no haber atmósfera el daño que pueden generar ambas cosas es mayor, y protección ante el polvo lunar, que puede generar corrosión.
– Sistema para evitar meteoritos.
Para evitar los daños causados por meteoritos y micrometeoritos, nuestra base tendrá un revestimiento de sedimento lunar además de estar ligeramente por debajo de la superficie. En el caso de meteoritos medianos o grandes, haría falta un sistema de desvío por impacto que podría ser alimentado con rocas del propio satélite. Esto se haría acoplando un cohete a una roca lunar lo suficientemente grande como para generar un impacto que desviara
meteoritos de tamaño mediano.
– Sistema de protección de viviendas de radiación.
Para reducir los peligros por radiación, se incluirá un revestimiento de aleación de aluminio plegado, como la desarrollada por Stefan Pogatscher.
– Sistema de protección de polvo lunar y astronautas.
Los astronautas contarán con una alimentación rica en vitaminas A y D, para protegerse del Sol. Además, en el sistema de reciclado de aire habrá filtros para quitar las partículas del aire y aspiradoras para evitar que entre polvo lunar dentro y estropee el material.
Agua:
La mayor parte del agua que usarán los astronautas será obtenida en la propia Luna, extrayéndola por filtración, a partir de rocas recolectadas por nuestro rover. El hielo conseguido será almacenado. Se hará además un circuito cerrado que pase por el huerto y recoja también el vapor y la orina, para luego filtrar y no desperdiciar nada. Además, llevaremos unos tanques para casos de emergencia.
Oxígeno:
Alrededor del 50 por ciento de la tierra lunar está compuesta por óxidos de silicio o de hierro, y estos, a su vez, tienen alrededor de un 26 por ciento de oxígeno. Esto significa que un sistema que extraiga eficazmente el oxígeno de la tierra podría funcionar en cualquier lugar donde una nave aterrizara o donde se construyera la base lunar. La tierra lunar habría que vaporizarla en presencia de hidrógeno y metano, y luego “lavarla” con gas hidrógeno.
Los gases producidos y el metano residual se envían a un convertidor catalítico y a un condensador que separa el agua. Finalmente, se podría extraer el oxígeno mediante electrólisis. Los subproductos de metano e hidrógeno se reciclan en el sistema.
Alimentos:
Llevaremos reservas para emergencias y para subsistir el tiempo que se tarde en montar el invernadero, para el cual llevaremos cultivos de bacterias para hacer la tierra fértil, fertilizantes químicos y una selección de semillas (zanahorias, tomates…) de comidas que no necesiten cocción. En una primera fase, se emplearán las bacterias con agua, oxígeno y suelo lunar pulverizado, para obtener tierra apta para el cultivo, y en una segunda empezaremos a plantar los brotes obtenidos mediante cultivo hidropónico, con agua de la Luna. Como fuente de proteínas para la alimentación de los astronautas se considerará la cría de insectos.
Energía:
Aprovecharemos la energía solar que se recibirá en el campamento durante el periodo de luz de dos maneras, de una manera directa y de otra almacenada en baterías de alto rendimiento para tener reservas en la noche lunar. Para ello instalaremos paneles fotovoltaicos que recogerán la energía.
Los residuos sólidos (excrementos) serán desecados y empleados como fertilizante. Los residuos líquidos (orina) serán filtrados para extraer el agua. Finalmente, los residuos de carácter gaseoso (CO2), serán capturados en su mayor parte por las plantas del invernadero, que realizarán la fotosíntesis en presencia de lámparas especiales que se encenderán en ciclos de 24 horas.
Dado que colocaremos nuestra base en una zona del satélite que siempre es visible desde la Tierra, podremos colocar antenas de comunicaciones y usarlas de forma directa. Se enviarán informes diarios de la misión y se mantendrá una comunicación fluida con el centro de control en la Tierra. La luz tarda algo más de un segundo en viajar de la Luna a la Tierra por lo que sería difícil mantener comunicaciones interactivas. Además, habrá que comunicarse con distintas bases en la Tierra repartidas por todo el globo dependiendo de cuál esté alineada en cada momento.
Experimento 1: BOTÁNICA
Se destinará una parte de los invernaderos al estudio del crecimiento de plantas en baja gravedad, cruces y polinización manual y con la ayuda de insectos. Todo ello con objeto de garantizar y optimizar el rendimiento del resto de los cultivos.
Experimento 2: BIOLOGÍA
Se harán distintas pruebas de resistencia aeróbica y anaeróbica, pruebas de esfuerzo y un seguimiento detallado del estado físico y nutricional de todos los participantes, a fin de determinar el posible deterioro de los mismos.
Experimento 3: MINERÍA
Mejora y optimización de los procesos de extracción de distintos materiales en la luna (Oxígeno, agua, materiales de construcción). Independientemente de que se empiece con unos procedimientos y protocolos específicos, la tripulación tendrá que ensayar con distintas variantes de los mismos para optimizarlos y adaptarlos al entorno concreto de trabajo.
Experimento 4: ASTRONOMÍA
Búsqueda de posibles ubicaciones para la instalación de un telescopio de alta potencia, aprovechando la ausencia de atmósfera en la Luna.
Los astronautas deberán entrenarse para el manejo de las naves, incluyendo conocimientos de balística, navegación, reparación y mantenimiento de instalaciones tanto de la base como de los medios de transporte. Además, deberán practicar el trabajo en baja gravedad, ya que estarán sometidos a poca gravedad en la Luna y en la nave, en tanques de agua preparados. También deberán tener conocimientos de medicina, cirugía, química orgánica e inorgánica e ingeniería de materiales para poder afrontar los retos que se les presenten. Otro elemento fundamental es la formación psicológica y la gestión del estrés.
Serán necesarios como mínimo dos róvers, más las piezas de repuesto correspondientes a las partes que más desgaste tengan. No obstante, se procurará que el máximo número posible de piezas puedan ser impresas en 3D. Uno de los róvers estará especializado en la excavación y contará con elementos para perforar y transportar material. El otro estará más orientado al transporte de personas y exploración, contando con una mayor autonomía.
Ambos vehículos podrán ser pilotados por control remoto, y dispondrán de sistema de navegación autónomo, en la medida de lo posible. La expedición constará de varias misiones, las primeras no tripuladas y destinadas al
transporte de material e instrumentos. En la última viajarán los astronautas y esa última,
dispondrá de elementos para volver a la Tierra.
