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 4 / 1 Portugal
3D design software: Fusion 360
https://drive.google.com/file/d/1ReZGQIAM1f7LxkjoXMe7X7AYMd2Xy_7U/view?usp=sharing
O projeto do segundo semestre de Física teve como objetivo elaborar uma base lunar no software de modelação 3D para submeter no Moon Camp Challenge 2023. A equipa cumpriu com os objetivos estabelecidos pela professora de física, que incluíam fornecer condições de sobrevivência, espaços de convívio, estabelecimento para exercício físico e um laboratório. Foi realizada uma pesquisa sobre equipamentos necessários para garantir abastecimento de água, energia, produção de alimentos, proteção contra asteroides e radiação e criação de uma atmosfera respirável. O projeto foi planeado com objetivos bem definidos, resultando no desenvolvimento de habilidades de trabalho em equipa, organização e modelagem 3D em fusion360. A equipa adquiriu características que serão úteis em projetos futuros.
No Moon Camp Challenge foi proposta a criação de um modelo 3D de uma base lunar. A base deveria satisfazer as necessidades básicas dos astronautas, tais como: alimentação, oxigénio, temperatura estável, assim como um objetivo de pesquisa na lua. O objetivo da base lunar realizada era explorar a produção de energia através do hélio-3, um isótopo raro na Terra, mas que existe em quantidades significativas na lua. Depois disso, o hélio-3 podia ser levado para a Terra para ser comercializado.
A base será construída dentro da parte lateral da cratera Shackleton, devido às temperaturas mais próximas das aceitáveis, bem como a proximidade de grandes depósitos de gelo no fundo da cratera. A cavidade onde a base será construída será escavada pelo robô Sparky-3. A razão da base ser dentro de uma cavidade na rocha lunar é a proteção contra a radiação solar. Desta maneira existe insolação decente do rególito lunar, proteção contra radiação e proximidade de uma fonte de água.
A base lunar seria construída com rególito lunar e um aglutinante que seria importado da Terra. Desta forma, seria possível proteger os astronautas contra a radiação e contra a queda de meteoritos e ainda poupar espaço na nave que seria ocupado pelos materiais de construção.
A base seria construída com rególito lunar e com um aglutinante que seria importado da Terra. Desta forma, seria possível poupar espaço na nave e ainda proporcionar à base uma resistência contra radiação e queda de meteoritos. No exterior dos edifícios, os astronautas teriam de vestir o fato de proteção.
Nesta missão, seria necessário que os astronautas tivessem acesso a água potável e alimentos. Como tal, a base inclui uma horta na qual seriam plantados alimentos que sobrevivam a condições mais extremas, ricos em nutrientes e que tenham um crescimento rápido. Foram então escolhidas cenouras, batatas, alface e também trigo e beterraba sacarina, da qual seria retirado açúcar para produzir pão. Seria também importados 50 Kg de sal da Terra. Em relação à água, seriam aproveitados os depósitos de gelo da cratera Shackleton. Os depósitos de gelo seriam escavados por um dos veículos lunares e seriam levados para um depósito. Aí, o gelo derreteria, levando a água para uma estação de tratamento para remover as impurezas e, posteriormente, seria colocada num reservatório com temperatura regulável. Daí, a água seria encaminhas para as várias divisões da base lunar através de canos. Para garantir oxigénio no interior da base, recorreu-se à utilização de um biodigestor que converte o lixo em hidrogénio. O hidrogénio vai juntar-se com o dióxido de carbono expirado pelos astronautas e dar origem a água e monóxido de carbono. Recorre-se à diminuição da temperatura para liquidificar a água e, posteriormente, à sua eletrólise, originando oxigénio e hidrogénio. O hidrogénio é reutilizado no processo enquanto que o oxigénio é distribuído pelas várias divisões da base. Seria feita reciclagem, existindo 3 contentores grandes para colocar o lixo. Em relação à energia a base teria painéis solar como fonte viável de energia e futuramente teria um centro de fusão nuclear para poder transformar hélio 3 em energia elétrica.
O biodigestor aproveita os resíduos produzidos pela base para produzir hidrogénio. O hidrogénio é enviado por um tubo até ao ventilador onde vai reagir com o dióxido de carbono expelido pelos astronautas, originando vapor de água e monóxido de carbono. O monóxido de carbono é então libertado para o exterior da base enquanto para a água procede-se para a diminuição de temperatura de maneira que esta passe para o estado líquido. De seguida, faz-se a eletrólise da água, ou seja, é passada uma corrente elétrica pela água, separando-a em oxigénio e hidrogénio. O oxigénio é então distribuído pelas várias divisões da base lunar. O hidrogénio, por sua vez, é reintroduzido no ventilador para voltar a reagir com o dióxido de carbono. Há, por isso, dois tubos que circulam por todas as divisões: um deles recolhe o dióxido de carbono e o outro distribui o oxigénio.
Os astronautas teriam duas maneiras de telecomunicações, a primeira seria com ondas radio, essas seriam usadas para falarem na lua entre astronautas ou entre bases. Para poderem falar entre Lua e a Terra seria usados Satélites na orbita da lua tal como na da terra e para receber os sinais, a base tem um centro de telecomunicações com uma antena parabólica.
A exploração da Lua tem sido objeto de interesse e especulação por décadas. Uma das razões pelas quais as pessoas querem ir à Lua é a possibilidade de explorar o hélio-3, um elemento raro e altamente energético.
O hélio-3 é um isótopo do hélio que pode ser usado como combustível em reatores nucleares de fusão. A fusão nuclear é uma fonte potencialmente ilimitada de energia limpa e segura, que poderia substituir os combustíveis fósseis e reduzir a dependência de fontes de energia não renováveis.
Embora o hélio-3 seja um elemento raro na Terra, ele está presente em quantidades significativas na superfície da Lua. Acredita-se que o hélio-3 seja produzido pelo vento solar, que deposita o elemento na superfície lunar. Isso significa que a Lua é uma fonte potencialmente rica de hélio-3.
No entanto, explorar o hélio-3 na Lua não será uma tarefa fácil. A Lua é um ambiente hostil, com temperaturas extremas, radiação intensa e poeira lunar fina que pode danificar equipamentos. Além disso, a coleta de hélio-3 exigiria a extração do material da superfície lunar e o transporte de volta à Terra, o que seria uma tarefa extremamente cara e complexa.
Apesar dos desafios, muitos acreditam que a exploração do hélio-3 na Lua é um objetivo que vale a pena perseguir. Além do potencial de energia limpa e renovável, a exploração lunar poderia levar a descobertas científicas importantes e abrir caminho para futuras missões tripuladas a Marte e além.
Em conclusão, a exploração do hélio-3 na Lua é uma ideia empolgante que poderia levar a avanços significativos na energia limpa e na exploração espacial. Embora haja muitos desafios a superar, a perspetiva de uma fonte de energia segura e renovável é uma razão convincente para nós a explorarmos a Lua.
Para se prepararem para uma missão lunar, os astronautas precisam adquirir habilidades técnicas e físicas específicas e também estar psicologicamente preparados.
Nas habilidades técnicas, eles são treinados em pilotagem de veículos espaciais, operação de equipamentos científicos, reparação de sistemas críticos, além de aprenderem procedimentos de segurança e emergência a bordo. A preparação física é importante para lidar com as condições de gravidade zero e realizar caminhadas espaciais, assim como para suportar ambientes com altas temperaturas e níveis de radiação. Já a preparação psicológica é essencial para lidar com o isolamento e confinamento durante a missão, para isso, os astronautas aprendem habilidades de resolução de conflitos, comunicação efetiva e gerenciamento do estresse, além de passarem por simulações de missões prolongadas. Adicionalmente, eles são treinados para as tarefas específicas da missão, como o estudo da geologia lunar, coleta de amostras e operação do veículo lunar. O treino visa preparar os astronautas para lidar com qualquer situação que possa ocorrer durante a missão.
Para transporte para a lua foi escolhida a starship pois de acordo com especialistas em exploração espacial, o uso desse para transportar materiais e provisões para a Lua é uma escolha economicamente viável. O veículo também é projetado com sistemas e partes totalmente reutilizáveis, o que significa que os custos associados às viagens espaciais serão mantidos baixos. Além disso, o Starship tem capacidade para transportar até 100 toneladas, o que torna possível levar uma grande quantidade de materiais de construção, mantimentos e outras cargas necessárias para a Lua em um número relativamente reduzido de viagens. Em relação à tripulação, embora a nave possa transportar até cem pessoas, cinco tripulantes seriam ideais para garantir a segurança e eficiência da missão.
Dentro da lua os veículos usados seriam um rover para transporte de pessoas e mais 3 rovers para escavarem rególito lunar tal como gelo para levarem para a base.
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