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.
Colégio Vasco da Gama Lisboa-sintra Portugal 17, 18 5 / 4 Portugal
3D design software: Fusion 360
https://drive.google.com/file/d/1evenweaJviuOcfFgP-SZwWaj6nvFj-UK/view?usp=sharing
Este projeto consiste essencialmente numa missão planeada à Lua, com a intenção de estabelecer uma base lunar na mesma. A missão Apollo CVG resultará numa expansão dos conhecimentos do ser humano acerca da Lua, auxiliando os progressos científicos relacionados com esta, que não podem ser tão detalhadamente investigados a partir da Terra. Assim, o destaque da missão será a planificação e construção de uma base lunar, que virá a ser utilizada e expandida por gerações futuras, permitindo explorar o local onde for estabelecida e potenciar a descoberta de novas funcionalidades da mesma que possam existir, ainda por explorar.
Esta base lunar foi projetada com o objetivo de alojar cinco astronautas, proporcionando-lhes as condições de vida essenciais e facilitando a sua exploração e investigação da Lua, impulsionadas pela maior proximidade do objeto de estudo.
O objetivo da base, após estar completa a sua construção, será, acima de tudo, alojar e assegurar a proteção de cinco astronautas. Por essa razão, a sua planificação foi feita tendo como principal prioridade a preservação da saúde e da qualidade de vida dos seres humanos que possam vir a habitar este local.
Estando garantidas essas condições básicas de vida, será possível avançar para uma exploração de métodos alternativos para tirar proveito do acesso mais facilitado aos recursos naturais da Lua. Inicialmente, a intenção será investigar potenciais aplicações do rególito que beneficiem a vida humana na Lua, assim como métodos mais eficazes de obtenção de água. Posteriormente, será possível começar a explorar este astro numa vertente mais científica,
incorporando progressivamente uma maior amplitude de assuntos a estudar acerca da Lua.
Para a construção da base lunar, foi escolhida uma região no polo sul da Lua. Tal localização apresenta, entre outras vantagens, um longo período de exposição solar, devido ao facto de ser montanhosa.
Estudos recentes consideraram os “Picos de Luz Eterna” o melhor sítio da Lua para o ser humano habitar. Esta região possibilita tanto a produção em massa de energia a partir de painéis solares, como também a extração de água em forma de gelo. Este gelo pode ser encontrado em crateras vizinhas, em zonas permanentemente à sombra. Para além disso, permite também que a temperatura não sofra grandes alterações, evitando oscilações
térmicas.
Por outro lado, como a base lunar se irá localizar num dos polos da lua, surgirá a desvantagem de restringir a comunicação com a Terra, em certos intervalos de tempo. Contudo, as infraestruturas da base na Lua estão planeadas de forma a minimizar tais circunstâncias.
O estabelecimento completo da base lunar implicará a divisão deste processo em duas etapas.
A primeira fase terá início antes da chegada dos astronautas, sendo concretizada com recurso a estruturas desmontadas e máquinas programadas para as construírem, enviadas da Terra. A entrada terá como base uma estrutura em forma de cúpula, enquanto o habitáculo principal irá assumir um formato paralelepipédico. De seguida, estas estruturas serão cobertas por uma camada de cerca de 2 metros de rególito lunar, a partir de uma impressora 3D (enviada também da Terra). Os equipamentos de suporte básico de vida, tais como as máquinas de processamento do rególito para obtenção de oxigénio e água, os painéis solares e o satélite responsável pelas comunicações, serão também transportados diretamente para a Lua, e incorporados na base nos locais estabelecidos para os mesmos.
Estando finalizada esta etapa, será possível passar ao passo seguinte: a instalação dos astronautas na base lunar, a fim de perfazer as tarefas necessárias para que a base fique concluída. Nomeadamente, estes terão de se dedicar à construção da estufa, à confirmação do correto funcionamento de todos os equipamentos instalados remotamente e à organização dos interiores, a fim de facilitar o quotidiano dos habitantes da base lunar.
Foi dada grande importância à proteção dos astronautas contra as condições que dificultam a vida na Lua. Acima de tudo, procurou-se estabelecer a base lunar tomando medidas de proteção contra o ambiente inóspito da Lua: as variações extremas de temperatura, os meteoritos e a radiação solar que incide na superfície lunar.
Nomeadamente, planeou-se revestir as secções principais da base lunar com uma camada protetora produzida com recursos encontrados no local. Esta camada servirá como escudo contra a radiação, abrigando e auxiliando o desempenho das tarefas dos ocupantes e das várias secções que constituem a base lunar. Para assegurar a maior eficiência do escudo, este deve ser feito com recurso ao rególito lunar (poeira, solo, rochas e outros materiais
presentes na Lua), misturando-o com a ureia encontrada na urina dos astronautas, a fim de produzir uma espécie de “cimento” que possa ser utilizado como a cobertura exterior que se pretende.
– Água
A água será obtida através de depósitos de gelo existentes na Lua, localizados em regiões permanentemente à sombra. Esse gelo será recolhido com rovers, e aquecido em fornos para libertar a água, sujeita à ultrafiltração de fluxo tangencial e cromatografia de troca iónica.
– Comida
Inicialmente, a alimentação será assegurada por alimentos termoestabilizados.
Posteriormente, serão plantadas leguminosas, vegetais, frutas e grãos na estufa localizada na base lunar, para complementar a sua alimentação. Devido às condições adversas, que impossibilitam o cultivo na lua, será utilizada a hidroponia como técnica de cultivo. Esta não requer o solo enquanto fonte de nutrientes: as plantas prosperam através de uma solução que contém água e os nutrientes essenciais ao desenvolvimento.
– Ar
O oxigénio será extraído do rególito lunar, constituído por 40-45% deste gás. O processamento do rególito tem por base a eletrólise de sal fundido. É necessário misturá-lo com sal de cloreto de cálcio fundido (a 950°C), que agirá como eletrólito. Atravessando a mistura com corrente elétrica, o oxigénio, presente no rególito na forma de óxidos minerais ou vidro, migra através do sal e é recolhido na forma de ânodo. Um subproduto deste processo é o metal, que poderá ter diversas aplicações.
– Energia
A principal fonte de energia serão painéis solares na superfície lunar. Tal planeamento deve-se à localização da base numa zona constantemente exposta à luz solar. Assim, esta fonte de energia é a mais indicada dado que é renovável e inesgotável.
Caso os painéis solares sofram danos ou avarias, poderão ser utilizadas duas formas de fornecimento de energia para os componentes elétricos. Primeiramente, para manter uma via sustentável, utilizar-se-ia um conjunto de baterias conectadas a toda a base. Em casos extremos, a energia seria proveniente de geradores a combustível (importado da Terra e armazenado em barris apropriados).
A gestão e reciclagem dos resíduos é outro pormenor a ter em conta, já que não seria sustentável simplesmente deixá-los na superfície lunar. Por esta razão, será necessário, em primeiro lugar, efetuar uma separação dos resíduos originados: os resíduos orgânicos serão sujeitos a um processo de compostagem anaeróbia (evitando o contacto com ar), que transforma o “lixo” em solo fértil, auxiliando a produção de calor e de metano, que por sua vez podem ser utilizados como combustíveis. Os restantes resíduos devem ser inicialmente enterrados, quando for iniciada a missão, no entanto, esta solução não é sustentável a longo prazo, por isso devem ser exploradas outras alternativas que permitam eliminar os resíduos produzidos de um modo mais sustentável. Nomeadamente, uma hipótese a considerar no futuro será a incineração dos resíduos, em instalações adequadas para esse fim e tendo em conta os recursos disponíveis.
Com o propósito de assegurar a manutenção da comunicação, construir-se-á um satélite responsável pelo contacto entre a base lunar e a base de operações na Terra.
Devido ao facto de a gravidade na lua ser bastante instável, não será possível colocar um satélite em orbita da mesma. Para além disso, o sinal da Terra à superfície da Lua é bastante fraco e apenas atinge a sua fase visível, fazendo com que este seja pouco útil.
Consequentemente, o satélite responsável pelas comunicações será fixo à base lunar com uma altura significativa, de forma a maximizar a comunicação com a central na Terra. Entre os astronautas, a comunicação será concretizada com base em ondas rádio. O satélite também poderá ser utilizado para os astronautas poderem comunicar entre si a longas distâncias, em operações na Lua, servindo de alternativa para caso de falha.
Embora, no princípio da missão, o seu foco principal seja o estabelecimento dos astronautas na Lua, posteriormente, será possível a exploração do local de um ponto de vista científico. Para esta primeira missão, estabeleceu-se como objetivo a investigação das possíveis aplicações do rególito lunar, isto é, de que modo pode ser reaproveitado para vir a beneficiar a nossa permanência na Lua, bem como complementar os conhecimentos geológicos adquiridos até agora acerca do próprio planeta Terra.
Já nesta missão, o rególito lunar será utilizado de duas formas diferentes: servirá não só como material de construção que confere maior resistência ao exterior da base lunar, como também irá constituir uma matéria-prima através da qual irá ser extraído o oxigénio. Estas descobertas científicas foram feitas com base nas amostras de rególito trazidas da Lua nas últimas missões Apollo efetuadas. Assim, uma maior proximidade ao material de estudo
permitirá poderá impulsionar consideravelmente as descobertas científicas relativas a uma maior variedade de utilidades que este possa possuir.
Como a missão Apollo CVG é uma missão de longo prazo, os astronautas precisam de ser capazes de executar uma variedade de tarefas, sendo-lhes exigido que apresentem autonomia e domínio de múltiplas áreas do conhecimento. Neste tipo de missão, é importante treinar os astronautas como médicos, cientistas, engenheiros, técnicos, pilotos e geólogos.
Adicionalmente, será dado destaque aos aspetos psicológicos desta missão, na qual a tripulação poderá sentir dificuldades associadas ao isolamento implicado pela mesma.
É necessário assegurar que os astronautas se encontrem bem informados relativamente aos aspetos pertinentes para o decorrer da missão, desde normas de segurança que assegurem o seu próprio bem-estar até ao funcionamento dos equipamentos da base lunar como um todo. Para esse fim, utilizar-se-á a realidade virtual para orientar os astronautas, em relação ao modo de proceder perante situações específicas no ambiente lunar.
De seguida, será fundamental a divisão das tarefas de acordo com o tipo de formação que cada indivíduo possui, algo a considerar também no processo de seleção dos astronautas que possam vir a participar nesta missão. Para além de serem mais especializados nas áreas que lhes forem atribuídas, estes serão sujeitos a um treino rigoroso que lhes permitirá prepararem-se fisicamente e psicologicamente para os esforços que os seus corpos terão de suportar durante a missão.
Para circular à superfície lunar, construíram-se dois rovers. O primeiro permitirá o transporte de astronautas e exploração do terreno. Possuirá uma cabine pressurizada e uma estrutura que estabiliza a temperatura e protege da radiação solar, sendo movido a energia elétrica através de painéis solares.
O outro rover será autónomo e utilizado para extrair gelo e rególito, essenciais à vida dos astronautas. Este será comandado à distância e movido a energia elétrica, obtida com painéis solares. Possuirá um tanque de armazenamento para o transporte de matérias-primas, dispondo de um braço mecânico especializado na extração destas.
Para saída da Terra, será necessária uma nave com velocidade que contrarie a atração gravítica do planeta. Foi construída uma plataforma de aterragem, que permite a permanência da nave durante a estadia dos astronautas. No regresso, será necessário que o veículo saia da orbita da Lua para que, a força gravítica da Terra atraia a nave.
