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Moon Camp Pioneers Galeria 2020-2021

No Moon Camp Pioneers a missão de cada equipa é conceber em 3D um Campo Lunar completo usando a Fusão 360. Têm também de explicar como irão utilizar os recursos locais, proteger os astronautas do perigo do espaço e descrever as instalações de vida e de trabalho.

Equipa: I.E.S. LOS CASTILLOS

I.E.S. LOS CASTILLOS  ALCORCÓN (MADRID)    Espanha 16, 15

Visualizador externo para projecto 3d

Descrição do projecto

O nosso Moon Camp é uma base expansível, concebida para ser ampliada à medida que a tripulação aumenta ou os ecossistemas em estufa crescem. 

A água é o recurso crítico para o nosso habitat humano, pelo que o acampamento é instalado junto a uma pequena cratera onde existe gelo de água devido às zonas de sombra permanente no seu interior. O gelo de água será extraído e transformado em líquido a partir destas zonas escuras por um processo de sublimação controlado.

A povoação está dividida em diferentes módulos, cada um com a sua própria finalidade, desenho e materiais, estes desenhos são baseados em três estruturas diferentes:

Em primeiro lugar, uma estrutura dobrável para a estufa, tornando possível alterar mecanicamente as suas dimensões para acolher ecossistemas de diferentes dimensões.

Em segundo lugar, habitats insufláveis para as salas de estar, armazém, sala de jantar ou ginásio que podem ser insuflados in situ a fim de adequar o seu volume à tripulação.

Terceiro, estruturas rígidas para o módulo de potência, plataforma de vaivém ou tanques de oxigénio.

Consideramos a estufa como a unidade central, uma estrutura de três cúpulas dobráveis colocadas no centro, com três ambientes diferentes que fornecem oxigénio e dióxido de carbono através da fotossíntese das plantas, alimentação através da aquapónica e regulação global da temperatura. Esta unidade de núcleo liga os outros módulos através de passagens dobráveis.

A energia é obtida através de painéis solares distribuídos ao longo de uma grande área na superfície do campo, o espaço reservado a este objectivo é bastante grande devido ao grande ângulo de incidência dos raios solares com a superfície, de modo que os raios solares são pouco energéticos e são necessários muitos painéis para produzir uma quantidade razoável de energia.

Um módulo de reciclagem ajuda os astronautas a obter água e azoto da sua urina e fezes.

Onde quer construir o seu Acampamento Lunar?

O nosso Acampamento Lunar está instalado no norte da cratera de Ibn Bajja, a cerca de 200 km do pólo sul, onde as temperaturas não são tão extremas devido ao maior ângulo de incidência dos raios solares.

O cume de Ibn Bajja é quase constantemente iluminadoUma vantagem de iluminar a base e de colocar painéis solares para alimentar o equipamento. Da mesma forma, o gelo de água concentra-se em áreas permanentemente sombreadas no fundo da cratera.

O tamanho da cratera, cerca de 2000 m de profundidade, é adequado para extrair gelo de água das áreas sombreadas no seu interior, transformando-o em água líquida por sublimação controlada através de condutas. Após a extracção, é realizado um processo de electrólise para obter oxigénio para a respiração e hidrogénio como combustível para o vaivém.

Na cratera, 450 m de altura, as comunicações com a Terra são adequadas, não é necessário nenhum satélite adicional como no lado escuro da Lua.

 

Como planeia construir o seu Acampamento Lunar? Descreva as técnicas e materiais que utilizaria.

Para construir o campo, enviamos peças modulares para serem montadas e insufladas in situ, construindo as diferentes estruturas.

Temos de utilizar o menor espaço possível, a fim de poupar energia para refrigerar espaços e realizar pressurização .

Anexados à unidade central através de passagens flexíveis, existem estruturas rígidas tais como o módulo de guerra, o lançador de vaivéns ou a central eléctrica de energia. Todos os outros módulos, como salas de estar, ginásio e sala de comunicações, são habitats insufláveis.

Estes habitats são expandidos para fora gerando apenas o espaço necessário para a tripulação, acomodando os astronautas e os instrumentos no interior. A forma destes módulos, uma vez expandidos, é cilíndrica em resultado da diferente pressão entre o vácuo exterior e a pressão interior.

O material para estas estruturas insufláveis são camadas entrelaçadas de kevlar e mylar.

A estufa é construída com o sistema de cúpula geodésica em expansão do Hoberman, de modo a que a estrutura se expanda à medida que os ecossistemas no seu interior crescem. Esta unidade central é concebida como um módulo de cúpula tripla aplicando o Teorema da Dupla Bolha, a fim de cobrir o espaço máximo com o mínimo de material.

Para cobrir o exterior da unidade central usamos painéis pneumáticos feitos de ETFE (Etileno tetrafluoroetileno) transparente e cheio de água. A gravidade na Lua é um sexto da gravidade na Terra, pelo que o peso não é um problema crítico para a estabilidade da estrutura.  

Esta unidade central é protegida por uma camada dupla de grafeno, dando resistência à estrutura. 

O ambiente na Lua é muito perigoso para os astronautas. Explique como o seu Campo Lunar irá protegê-los.

As principais ameaças seriam as temperaturas extremas, radiação vinda do espaço e a possibilidade de ser atingido por um micrometeorito.

A área onde o campo será localizado não tem mudanças drásticas de temperatura, mas, por precaução, podemos modificar a temperatura dentro dos habitats dobráveis alterando o seu volume, uma vez que a pressão no interior é constante e distribuindo energia térmica por todo o campo.

Para cobrir o exterior da unidade central utilizamos uma camada dupla de grafeno fino para proteger contra impactos os painéis pneumáticos de revestimento feitos de ETFE (Etileno tetrafluoroetileno) cheio de água. Esta água actua absorvendo a radiação cósmica e a dupla camada de grafeno protege a estrutura dos impactos. Os materiais utilizados para os módulos insufláveis, kevlar e mylar evitam que a radiação afecte a tripulação.

As camadas dos habitats insufláveis são feitas de materiais resistentes como kevlar e mylar, de modo a que os diferentes módulos insufláveis do campo sejam protegidos das radiações e micrometeoritos.

Explique como é que o seu Campo Lunar irá fornecer aos astronautas:
Água
Alimentação
Electricidade
Ar

Como já foi mencionado, decidimos retirar o gelo da água do fundo da cratera utilizando uma conduta que realiza um processo de sublimação controlado.
Como consequência da pressão nula, a água só existe sob a forma de gelo ou vapor. O gelo de água dentro da cratera é cerca de -240 ºC, mas quando a sua temperatura sobe para -70 ºC, a água sublima-se sob a forma de vapor.
Vamos lançar uma pequena conduta para o fundo da cratera, aquecendo o extremo em contacto com o gelo com um pequeno aquecedor no interior da conduta aumentando a temperatura local do gelo até -70 ºC realizando a sublimação e recolhendo o vapor até à cratera.
Uma vez em cima, a água será distribuída de acordo com a sua utilização, dependendo se vai para a estufa, para as casas ou para outro módulo do campo.
No Moon Camp a água pode também ser obtida a partir do módulo de reciclagem onde a urina e fezes da tripulação são recicladas.

Como acima mencionado, será construído um módulo de estufa, a fim de cultivar alimentos para os habitantes da base. A ideia é dividir as culturas nas diferentes secções dentro da estufa, de acordo com a água de que necessitam para o seu crescimento.
Utilizaremos uma unidade aquapónica para o cultivo de ervas e vegetais e o cultivo de peixes utilizando, também, a horticultura hidropónica.

Como fonte de energia renovável, teremos a luz solar, que obteremos graças aos painéis solares que colocaremos perto do campo, para lhe fornecer energia.
Temos geradores de electricidade que utilizam a sublimação da água para rodar uma turbina para gerar electricidade, esta energia é utilizada e armazenada em baterias.
Para aqueles períodos de tempo em que os raios solares não chegam à superfície da Lua, por exemplo num eclipse solar na Lua, utilizamos a energia acumulada em baterias.

Uma certa percentagem da água do campo será destinada à central de energia, onde será tratada e através de um processo de electrólise será transformada para fornecer oxigénio ao campo.
O ar na atmosfera terrestre é constituído por cerca de 75 por cento de azoto e 20 por cento de oxigénio.
Os ecossistemas na estufa produzirão oxigénio e dióxido de carbono, o azoto será obtido a partir da reciclagem da urina e das fezes no módulo de reciclagem.

Explique qual seria o principal objectivo do seu Campo Lunar (por exemplo: fins comerciais, científicos e/ou turísticos).

O principal objectivo do nosso projecto é construir um campo lunar concebido para ser um posto avançado de desenvolvimento científico e exploração, onde a tripulação possa explorar e investigar a partir de um local seguro que lhes proporcione tudo o que precisam.

Descreva um dia na Lua para a sua tripulação de astronauta do Campo Lunar.

A organização é fundamental para manter a tripulação viva, pelo que as tarefas diárias relacionadas com o controlo têm de ser organizadas para se manterem seguras. 

Primeiro, é necessário controlar a pressão dentro dos habitats, se houver uma perda de pressão porque o ar sai dos habitats, as pessoas podem morrer em minutos.

Outro processo importante a ter em conta é a electrólise porque este processo gera oxigénio que complementa o proveniente das plantas na estufa.

Sobre energia, embora possamos utilizar baterias durante um curto período de tempo, os painéis solares são importantes para gerar energia para alimentar o equipamento e manter as bombas de pressão a funcionar.

A tripulação será dividida em turnos para controlar todos os aspectos anteriores, terá de haver um turno nocturno para que alguém esteja acordado no caso de haver uma falha ou um problema no sistema e este tenha de ser reparado.

Depois, haverá o turno diurno em que cada pessoa terá um trabalho diferente em diferentes secções do campo.

Cada turno terá intervalos para comer e interagir com outros habitantes do acampamento nas salas comuns, para relaxar ou usar o ginásio, por exemplo, sem esquecer as suas horas de sono.



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