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 / 0 Portugal
3D design software: Fusion 360
https://drive.google.com/file/d/1FkJRk8bsUs5hyyfTdTZP2nx0C9khPHjn/view?usp=share_link
O projeto Moon Camp Challenge consiste na pesquisa e construção de uma base lunar que seja capaz de sustentar o grupo participante.
Este processo envolve descobrir como fornecer energia, água, comida e ar aos astronautas, como protegê-los do ambiente lunar, que materiais seriam usados, entre outros desafios que os astronautas teriam que enfrentar. Para além de tudo isto, é necessário criar também um modelo em três dimensões da base referida anteriormente, dando vida ao projeto e dando aos alunos a possibilidade de experimentarem com um campo e ferramentas novas.
O principal propósito da base seria a investigação da possibilidade e começo de uma eventual expansão da humanidade para a Lua. A base teria um propósito principalmente científico, realizando várias missões para investigar o ambiente lunar e o seu efeito nos astronautas. Assim, para além de conseguir sustentar a vida dos elementos do grupo, a base permitiria e facilitaria a exploração da superfície lunar, verificação da fisiologia e psicologia dos astronautas e ajudaria também a testar diretamente vários materiais e/ou máquinas para auxiliar a expansão e vida dos humanos na Lua.
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 cavidade na lateral da cratera será escavada pelo Sparky-3, um robô com uma broca. Com a cavidade feita, será colocada a primeira camada insuladora de cimento, misturado com ureia para o tornar mais flexível. Depois será colocada a camada mais superficial, onde se vai colocar toda a maquinaria e mobília necessária para o funcionamento da base. A base será composta por várias divisões conectadas por corredores. Serão incluídas várias divisões onde os astronautas podem controlar todos os sistemas, como por exemplo uma sala para o ar, outra para água etc. Além das divisões funcionais haverá divisões onde os astronautas irão dormir, comer e exercitar. Numa fase mais avançada da missão, esta base pode ser expandida para criar uma rede de túneis capaz de acomodar uma grande quantidade de pessoas.
Para proteger os astronautas do ambiente da Lua, a base seria principalmente construída no subsolo, protegendo os tripulantes não só da radiação, mas também das variações de temperatura extremas que ocorrem na superfície da Lua. Para além disto, o material de construção utilizado para a própria base aumenta a proteção dos astronautas tanto da radiação como das variações de temperatura, e é capaz de suportar as drásticas diferenças de pressão presentes entre o interior e o exterior da base.
A energia elétrica será obtida através de um conjunto de painéis solares iluminados 90% do tempo, além de geradores de hidrogénio, usados em caso de emergência. O hidrogénio usado para o gerador é proveniente da eletrólise da água. Serão transportadas baterias da Terra onde será armazenada a energia excessiva. Estas baterias serão usadas nos robôs existentes na base, bem como os sistemas necessários em caso de emergência.
A água será obtida através de abastecimentos do planeta Terra e do gelo no fundo da cratera Shackleton, minerado pelo robô Sparky-3. Este gelo será depois fundido e purificado na base. A água será reciclada através de uma estação de tratamento de água e de fatos que recolhem a água expelida pelo corpo de cada astronauta. O suor e a urina serão filtrados e a água reutilizada.
O ar será obtido através de tanques pressurizados vindos da Terra, bem como oxigénio da eletrólise da água. O teor de nitrogénio e oxigénio no ar da base será regulado por um controlador principal e um sistema de ventilação.
A comida será obtida através de uma plantação no interior da base, com condições semelhantes às da terra. Serão plantados principalmente espinafres e batatas-doces, que são alimentos ricos em vários nutrientes necessários para a saúde do ser humano. As fezes humanas e qualquer outro tipo de matéria orgânica será processada no acumulador de metano. Este metano será depois misturado com água e utilizado como adubo líquido.
Para lidar com os dejetos produzidos pelos astronautas seriam utilizados dois sistemas, o SPRAG (Sistema Pessoal de Reciclagem de Água e Gases) e o SPAN (Sistema de Produção de Adubo Natural). O primeiro é uma adaptação feita aos fatos que, armazena a urina e as fezes produzidas durante as saídas destes.
No caso da urina produzida, esta seria destilada, obtendo principalmente ureia e água destilada. A água destilada poderia ser utilizada para se realizar eletrólise ou pode também ser armazenada. A ureia pode ser utilizada para a produção adicional de betão, se necessário, ou pode ser descartada se for produzida em excesso.
Quanto às fezes, estas podem ser utilizadas no outro sistema referido, o SPAN. A sua função é a conversão de todos os compostos orgânicos produzidos em metano, que em conjunto com água produz um adubo natural líquido que irá ser útil, auxiliando com o crescimento das plantas.
Para superar a dificuldade da distância entre a Terra e a Lua, foi criado o Sistema de comunicação externo e interno (SCEI). Este inclui o uso de satélites de comunicação, equipados com antenas de alta potência e sistemas de transmissão de dados de alta velocidade, que são posicionados ao longo da órbita terrestre e na superfície lunar.
Para superar os obstáculos físicos na Lua, como crateras ou montanhas, são planeadas rotas de comunicação recorrendo a satélites artificiais colocados ao longo do caminho para retransmitirem os sinais de comunicação, podendo estes ser utilizados também para transmitir os sinais para outras eventuais bases.
A comunicação entre a Terra e a Lua é um elemento fundamental para o sucesso das missões espaciais. Através da comunicação, os cientistas podem receber dados importantes sobre a superfície lunar, permitindo avanços significativos em nossa compreensão do universo e do nosso lugar nele.
Como foi referido anteriormente, o principal tópico de investigação da base seria a investigação da possibilidade da expansão da humanidade para a Lua, e averiguar a possibilidade da ocupação do satélite (e se esta teria vantagens para a humanidade). Para isto, seria estudado o efeito que a exposição prolongada ao ambiente da Lua teria nos tripulantes da base, sendo ao longo do tempo feitos testes de diagnóstico para verificar o estado da fisiologia e psicologia dos astronautas.
Para além disto, o Sparky-3, um Rover enviado para auxiliar com a exploração da superfície lunar, seria utilizado para obter um maior detalhe do relevo lunar, sendo possível explorar zonas antes não exploradas, para ter uma melhor ideia das restrições que estariam presentes na eventual construção de outras bases na Lua.
Por fim, outro objetivo que os astronautas teriam seria recuperar os vários sacos com dejetos orgânicos que foram deixados na Lua durante a missão Apollo-11, porque como o material é rico em bactérias e outros seres microscópios, o estudo do efeito do ambiente da Lua nestes seres vivos pode contribuir para a investigação dos efeitos da exposição prolongada ao ambiente da Lua.
O treino para uma missão lunar envolve uma combinação de habilidades técnicas e físicas, bem como preparação psicológica. Aqui estão as várias competências que têm de ser trabalhadas:
Habilidades técnicas: os astronautas passam por treinos extensos para desenvolver habilidades técnicas específicas, como pilotar veículos espaciais, operação de equipamentos científicos, reparo de sistemas críticos e manutenção de fatos espaciais. Os astronautas também aprendem sobre os procedimentos de segurança e emergência a bordo, como manuseio de incêndios e fugas de ar.
Preparação física: uma missão lunar é fisicamente exigente, pois os astronautas precisam de se adaptar às condições de gravidade zero e realizar caminhadas espaciais exaustivas. Os astronautas passam por um regime de exercícios rigorosos para fortalecer a sua resistência muscular e cardiovascular. Eles também são treinados para trabalhar em ambientes com altas temperaturas e níveis de radiação.
Preparação psicológica: a vida num ambiente isolado e confinado pode ser difícil para os astronautas. A preparação psicológica é, portanto, uma parte importante do treino. Os astronautas aprendem habilidades de resolução de conflitos, comunicação efetiva e a gerir o stresse. Eles também passam por simulações de missões que podem durar semanas ou meses para prepará-los para a vida no espaço.
Além destas áreas de treino, os astronautas também são preparados para as tarefas específicas da missão. Isso pode incluir o estudo da geologia lunar e prática em recolher amostras de rochas e solo, operação do veículo lunar e condução de experiências científicas. Todo o treino é projetado para garantir que os astronautas estejam prontos para lidar com qualquer situação que possa surgir durante a missão.
O transporte das provisões e materiais necessários para a construção e manutenção da base será feito através da Starship da SpaceX, esta foi escolhida devido à sua alta capacidade de carga, ao facto de ser reutilizável (reduzindo custos de operação) e à sua capacidade de reabastecimento em órbita.
Durante o decorrer da missão na Lua, a Starship terá várias viagens planeadas entre a Terra e a Lua, para reabastecer a base Lunar, e iniciar o processo de expansão da mesma, numa fase mais avançada da missão.
Para além da Starship, outro veículo essencial para a missão é o Sparky-3. O Sparky-3 é um veículo totalmente elétrico com três principais objetivos: exploração, mineração e escavação dos solos lunares. Inicialmente o seu propósito será a escavação do solo onde a base será construída. Posteriormente este será utilizado para recolher gelo das PSRs presentes na cratera Shackleton e explorar a superfície lunar.
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