No Moon Camp Pioneers, a missão de cada equipa é desenhar em 3D um acampamento lunar completo utilizando o software da sua escolha. Têm também de explicar como vão utilizar os recursos locais, proteger os astronautas dos perigos do espaço e descrever as instalações para viver e trabalhar no seu acampamento lunar.
ESCOLA DOUKAS Marousi-ATHENS Grécia 15 2 / 0 Inglês
Software de desenho 3D: Fusion 360
A nossa missão é instalar um acampamento num tubo de lava lunar, em conformidade com o Acordo Lunar da ONU. O nome do acampamento é "PETRALONA", que é uma das mais antigas grutas utilizadas pelo homem pré-histórico na Europa.
Fase 1- PREPARAÇÃO. Inicialmente, um orbitador (possivelmente o Gateway) em torno da Lua forneceria uma base para viagens tripuladas de várias semanas à superfície da Lua num rover pressurizado, a fim de preparar mapas detalhados da superfície e subsuperfície. Uma sonda robótica explorará a entrada, as paredes e o túnel do tubo de Marius Hills para determinar a sua adequação à habitação humana, a existência de gelo e para desenvolver a logística.
Fase 2- INSTALAÇÃO DA BASE. Três voos de carga não tripulados com o foguetão Ariane 6 e um voo tripulado com a nave espacial reciclável da ESA prepararão o tubo de lava e estabelecerão os sistemas primários: elevador, habitats pressurizados, sistemas de energia, comunicação e abastecimento de vida.
Fase 3- Acampamento autossustentável. Fabrico e montagem in situ de habitats e construções de infra-estruturas. Suporte de vida e produção de energia in situ, extração de regolito, extração de oxigénio, produção de água, painéis solares e outras centrais eléctricas, estufas e produção de combustível. Uma plantação robótica controlada remotamente para a extração de gelo e elementos voláteis (N, H, C) será estabelecida no planalto de Aristarco e uma conduta de 300 km ligá-la-á ao nosso acampamento.
Fase 4- EXTENÇÃO DA BASE. Fabrico e reparação in situ. Exploração e experiências na Lua. Exploração do espaço profundo, apoio às viagens a Marte e actividades comerciais.
Estabelecer o primeiro assentamento humano extraterrestre como um passo inicial para expandir as actividades do homem no sistema solar e, especialmente, como uma estação intermédia para viajar para Marte. Servirá como uma experiência a longo prazo para estudar a habitação permanente noutro planeta com condições de vida pouco amigáveis, longe da Terra. É uma oportunidade maravilhosa para experimentar novas tecnologias em situações reais, a logística de tal tentativa, os problemas médicos e psicológicos dos astronautas. A Lua constitui um laboratório científico único para experiências de física, química, biologia, geologia e sociologia que não podem ser realizadas na Terra, relativas à génese da Terra e da Lua, à nossa proteção contra ameaças espaciais e à observação avançada do espaço profundo com novos telescópios. Além disso, a extração de recursos lunares valiosos (incluindo metais de terras raras, novos minerais e hélio-3), o fabrico de produtos espaciais comercializáveis e o turismo farão avançar a tecnologia, fomentarão o crescimento económico e criarão perspectivas de emprego gratificantes.
Num tubo de lava na região de Marius Hills com uma claraboia (58 × 49m e 40m de profundidade) e uma espessura de telhado de 20-25 m, nas coordenadas 14.2°N, 303.3°E. Este habitat estaria completamente protegido das radiações, das variações extremas de temperatura, do bombardeamento por meteoritos, da eletricidade estática e das poeiras do regolito. Evitar as temperaturas extremamente baixas dos pólos permitirá poupar quase 30% da energia necessária. Assim, são viáveis grandes reduções de peso, complexidade, protocolos especiais e blindagem em comparação com os habitats de superfície, expandindo os objectivos e a duração das missões científicas, permitindo o desembarque de um maior número de tripulantes (trabalhando em condições de rotina e com melhor psicologia) e de mais massa de carga útil para fins científicos. O Equador é o local mais fácil de aterrar e está em constante comunicação com a Terra, embora as noites lunares sejam um desafio para a energia. O solo maduro de Maria é rico em metais. Os recursos de água (>500-700 ppm), N, H e C como depósitos piroclásticos são significativos no planalto de Aristarco. Os dados mais recentes mostraram uma abundância generalizada de água armazenada em esferas de vidro de impacto.
Durante a preparação, será transportado material terrestre, incluindo abrigos auto-desdobráveis, unidades de produção/reciclagem de oxigénio e água, alimentos para um mês, painéis solares e baterias carregadas para o período noturno, módulos de eclusa de ar, alumínio, fibras de carbono, grua de mineração, dois rovers robóticos, antenas, impressora 3D, fatos espaciais, pequenas quantidades de oxigénio, azoto e hidrogénio.
Após o nivelamento do piso do túnel, o segmento selecionado será protegido da superfície através da impermeabilização da claraboia e do bloqueio do lúmen subjacente de cada lado com paredes herméticas. As fenestrações abertas no telhado serão protegidas com cerâmica transparente de oxinitreto de alumínio para iluminação natural, juntamente com lâmpadas que emitem luz visível e infravermelha, UV-A e UV-B para melhor imitar a luz solar. Será criada uma área pressurizada com ar respirável de 1 atm.
Os habitats permanentes serão construídos com moldes de regolito e impressão 3D utilizando solo lunar. Acampamento de Petralona consiste numa torre central que contém um elevador para cargas pesadas e outro para o pessoal, partindo do chão do túnel e expandindo-se através da claraboia blindada até à superfície lunar, numa estrutura em cúpula protegida da radiação por uma cobertura de regolito de 2 metros de espessura e com janelas de cerâmica. É a entrada principal da tripulação e dos veículos através de um módulo de câmara de vácuo. Os rovers também podem atracar por via aérea. Na superfície encontram-se também a plataforma de lançamento, as placas solares e um invólucro protetor com um foguetão para fugas de emergência.
Os habitats, de conceção ortogonal simples e pouco dispendiosa, serão construídos com materiais leves e duráveis, ligados entre si e com a base da torre paralela ao solo através de módulos de câmara de ar. Estes incluem uma área comum de lazer e actividades, quartos privados para cada pessoa (uma vez que a necessidade de espaço pessoal é de importância primordial), um centro de controlo e comunicações, laboratórios, instalações médicas, estufa, edifícios para sistemas de reciclagem, processamento de regolito, eletrolisador, armazenamento de energia, garagem de manutenção e armazém.
Uma rampa da superfície para o chão do túnel será um acesso alternativo. No túnel, fora das paredes, estarão os tanques de combustível, a central nuclear e as minas de paleoregolitos.
Na superfície da Lua, a poeira, o vento solar e a eletricidade estática de centenas de volts, como acontece nas crateras polares, juntamente com temperaturas extremas alternadas entre 127 C e 173 C negativos, desgastarão a saúde da tripulação, os dispositivos electrónicos, os painéis solares e outras máquinas. A construção de uma base lunar no interior de um tubo de lava traz vantagens operacionais, tecnológicas e económicas significativas. O nosso acampamento será hermeticamente protegido do ambiente da superfície, de modo a oferecer condições habitáveis no interior, com temperaturas amenas e constantes de cerca de 17 graus Celsius, em comparação com as temperaturas dia/noite extremamente variáveis na superfície da Lua. Além disso, todo o posto avançado interno será preenchido com ar respirável pressurizado a 1 atm e ligado através de condutas a uma região rica em água e voláteis. O teto do tubo de lava selecionado tem quase 25 m, pelo que oferece proteção absoluta contra micrometeoróides, meteoritos e radiação cósmica, uma vez que o escudo de radiação convencional é apenas parcialmente eficaz. Também é seguro contra terramotos lunares e tem propriedades robustas. A abundância de espaço permite a expansão incremental da base, ligando habitats extra através de módulos de câmara de vácuo e, no caso de uma parte danificada, pode ser simplesmente isolada do resto, fechando as escotilhas partilhadas. Além disso, o facto de estar próximo da Terra, ao nível do equador, permite a comunicação com a Terra sem obstáculos, protegendo a tripulação de quaisquer emergências, especialmente emergências médicas que exijam uma intervenção cirúrgica robótica imediata controlada remotamente a partir de uma equipa especializada na Terra. Devido ao ambiente protegido e ao máximo isolamento térmico, as necessidades energéticas são reduzidas, a produção de alimentos será mais fácil, a agricultura experimental e o cultivo do regolito serão viáveis, e as necessidades de água, ar e energia serão menores e mais económicas. Trabalhar em habitats amplos, cómodos e saudáveis, sem pesados fatos espaciais, torna a vida quotidiana mais próxima da vida na Terra, melhorando a sua psicologia e segurança.
ÁGUA
Juntar o hidrogénio (do regolito lunar, que é constantemente implantado a 40-50ppm pelo vento solar ou é retirado das células de combustível dos landers após cada aterragem) e o oxigénio
Água derivada do vento solar armazenada em esferas de vidro de impacto em toda a superfície da Lua (7 × 1014 kg).
Depósitos piroclásticos de água extraída do planalto vizinho de Aristarchus (>500-700ppm)
Gelo misturado com solo em regiões permanentemente sombreadas ou no paleorególito do tubo de lava
Após a combinação do hidrogénio com o CO2 exalado pela tripulação ou com o CO2 obtido nas armadilhas frias lunares (4H2 + CO2 → 2H2O + CH4, Reação de Sabatier)
Através de um sistema de reciclagem rigoroso
AR
As instalações de produção de ar respirável (20% O2 e 80% Nitrogénio) criam oxigénio
da água por eletrólise
de plantas em estufa por fotossíntese
do regolito lunar (como óxidos 40-45% de oxigénio em massa) por redução do regolito com pirólise (2FeTiO3+2H2 →2Fe+2TiO2+2H2+O2) ou através de um processo eletrolítico de sal fundido.
O azoto pode ser extraído do basalto marinho após aquecimento, juntamente com H2 e CO, e recuperado através de sistemas de reciclagem.
ALIMENTOS
Plantas de crescimento rápido como a couve, a batata-doce, o trigo, a alface, o pepino, o tomate, a soja, a quinoa, o rabanete, o agrião, os fungos e as batatas podem ser cultivadas hidroponicamente na estufa iluminada por LEDs.
Uma aquacultura com espécies com necessidades modestas de O2, baixa produção de CO2, tempo de eclosão curto e necessidades energéticas mínimas (5 a 20 vezes inferiores às dos mamíferos), como o robalo e a corvina, cujos ovos serão enviados da terra. No entanto, o mexilhão e o camarão são soluções superiores em termos de ocupação de espaço e de consumo calórico por massa.
Criação de aves de capoeira - ovos
Produção de carne utilizando engenharia genética em culturas de células in vitro
PODER
Um sistema de fissão nuclear de 40KW
Energia solar. A longa noite pode ser enfrentada através da construção de centrais fotovoltaicas em locais dispersos, de modo a que pelo menos uma delas esteja sempre à luz do dia, ou de uma central eléctrica onde haja luz solar constante ou quase constante. Os lasers transportarão a energia das zonas iluminadas pelo sol para as regiões sombreadas. Ou armazenar energia durante os 15 dias com luz solar.
Os electrolisadores movidos a energia solar dividem a água em oxigénio e hidrogénio para formar propulsores ou para serem recombinados em células de combustível regenerativas como energia armazenada.
Metano da reação de Sabatier e da pirólise de lixo plástico e resíduos de tripulação com oxigénio in-situ.
Os artigos não reutilizáveis serão fabricados a partir de materiais fotoquimicamente degradáveis após exposição à radiação UV do sol, enquanto os pequenos pedaços de lixo serão processados num incinerador com recurso a oxigénio, reduzindo drasticamente o volume de resíduos. Todos os restos podem ser enterrados numa cratera próxima da base ou num tubo de lava com entrada selada, utilizando-o como aterro sanitário.
Os resíduos embalados podem ser lançados para longe da Lua; por exemplo, na direção do Sol (especialmente no caso de resíduos tóxicos ou radioactivos) ou na atmosfera da Terra para uma reentrada destrutiva planeada sobre uma área desabitada.
No suporte de vida bioregenerativo, as plantas e as bactérias transformam todos os resíduos não comestíveis de alimentos, excrementos humanos e outros resíduos biológicos num tipo de fertilizante. A água de higiene, a transpiração insensível, a descarga da casa de banho misturada com fezes e urina são recicladas por ultrafiltração para água a ser despejada na estufa. O dióxido de carbono exalado da cabina, combinado com o hidrogénio, recupera água e produz metano (Reação de Sabatier).
Na Lua, as antenas de ondas de rádio necessitam sempre de contacto visual direto. Os satélites em órbita lunar facilitam esse contacto e também cooperam com o sistema de navegação GPS. Os sistemas avançados que utilizam Klystrons no lado próximo do equador estarão em constante comunicação com o sistema de estações terrestres da Terra, incluindo as Antenas do Espaço Profundo. Longos
A comunicação de longo alcance com os rovers ou outros campos também é conseguida através dos satélites, enquanto a de curto alcance é conseguida através de pequenas antenas dipolo que só podem enviar até dez quilómetros. A comunicação interna da base pode ser efectuada através de cabos ethernet.
A tecnologia LTE/4G ou 5G será testada para as comunicações na superfície lunar, uma vez que a paisagem lunar é geralmente um terreno aberto e as ondas electromagnéticas propagam-se mesmo sem atmosfera.
A comunicação ótica baseada em laser entre a Terra e a Lua ou entre satélites será estabelecida utilizando telescópios ópticos como expansores de feixe, permitindo a transferência de mais dados em menos tempo, como transmissões de vídeo 4k ou cirurgias robóticas sensíveis ao tempo controladas à distância a partir da Terra.
TOPICS:
Astronomia, Ciências Espaciais, Biologia, Biotecnologia, Sismologia, Vulcanologia, Engenharia, Robótica, Informática, Sociologia
EXPERIMENTOS:
Telescópios integrados com algoritmos avançados de prognóstico de alta complexidade para a deteção precoce da colisão de asteróides com a Terra.
Radiotelescópio que utiliza o lado distante como plataforma estável para estudar a radiação do Universo primitivo, protegido das emissões de rádio terrestres e de outras perturbações atmosféricas (por exemplo, nuvens, luar, humidade).
Telescópios de espelho líquido de baixa temperatura em ambos os pólos observando, sem fundo térmico, o universo, na gama dos infravermelhos, para estudar as origens, a evolução e as propriedades do universo.
Física de astropartículas (por exemplo, netrinos de alta energia, antipartículas, etc.)
O laser lunar testa a relatividade geral e investiga a natureza da matéria negra.
Amostragem das crateras antigas da Lua para estudar a formação do sistema Lua-Terra
Utilização de energia solar e eólica para a produção de energia
Utilizar os captadores de eletricidade estática nas crateras polares como bancos de energia
Cirurgia robótica à distância em microgravidade para situações emergentes, com resposta imediata em tempo real de um centro médico na Terra e transmissão de grandes volumes de dados
Materiais ultra-leves para aplicações espaciais
Comportamento e mecanismos dos materiais em ambientes extremos, baixa gravidade e em ambiente de poeira eletrostática elevada
Robótica avançada para deteção de ambientes extremos, mobilidade, manipulação e deteção, calibração e reparação automatizadas e autónomas.
Fabrico no espaço e montagem autónoma de estruturas e naves espaciais
Levitação eletrostática com fontes de iões iónicos-líquidos
Desenvolvimento de motores iónicos multi-megawatt e de propulsão antimatéria para Marte
Produzir carne num laboratório utilizando culturas de células in vitro derivadas de proteínas animais.
Sismologia, vulcanologia de tubos de lava
Materiais resistentes a danos e auto-cicatrizantes
Técnicas de processamento do regolito para extração de oxigénio, água e outros elementos
Bioassinaturas de vida extraterrestre, especialmente em tubos de lava
Conceção de experiências para criar dados prontos para IA/ML para quantificação da incerteza contra correlações enganosas, como guia de soluções para viagens interplanetárias e novos espaços de descoberta.
Como a microgravidade afecta o crescimento dos tecidos e a cicatrização de feridas
Produção de sangue e pele sintéticos
Ensaio de técnicas de alta blindagem para eliminar as perdas térmicas ou de ar e as perdas voláteis durante a escavação
Todos os membros da tripulação, principal e de reserva, seleccionados para o Moon camp irão treinar juntos, porque têm de se conhecer uns aos outros e também aprender a trabalhar em conjunto de forma eficiente e de acordo com as funções e responsabilidades distribuídas que lhes são atribuídas. Todos os novos candidatos a astronautas, que têm diferentes antecedentes profissionais e conhecimentos especializados, devem alcançar uma base de conhecimentos mínimos comuns. Têm de aprender medicina, línguas, robótica e pilotagem, voo espacial e engenharia de sistemas espaciais, organização de sistemas espaciais, agricultura e informática avançada.
Serão treinados em ambientes sem gravidade, enquanto vestem os seus fatos espaciais, de modo a estarem preparados para andar na Lua.
Os alunos abordarão disciplinas técnicas, como a eletrotecnia, a aerodinâmica, a propulsão, a mecânica da órbita, os materiais e as estruturas, para além de serem introduzidos em disciplinas científicas, como a investigação em microgravidade (em fisiologia humana, biologia e ciências dos materiais), a observação da Terra, a astronomia, o direito espacial e os acordos intergovernamentais relativos à cooperação mundial no espaço.
Devem ser instruídos para viver, trabalhar e realizar experiências científicas no ambiente extremo da Lua, através de uma visão geral pormenorizada, em realidade virtual aumentada e prática, de todos os sistemas do acampamento (por exemplo, estrutura e conceção do habitat, locais de escavação, orientação, navegação e controlo, controlo térmico, produção e distribuição de energia eléctrica, comando e seguimento, sistemas de apoio à vida, operações robóticas genéricas, encontro e acoplagem, sistemas para actividades extra-veiculares, sistemas de carga útil), bem como dos principais sistemas das naves espaciais e dos veículos espaciais que servem o acampamento. Os astronautas que se preparam para explorar tubos de lava necessitarão de formação para atravessar ambientes verticalmente desenvolvidos e para a exploração de cavernas com terreno irregular, rochas afiadas e quedas de rochas, enquanto que a caminhada na Lua é acompanhada de poeira e eletrificação.
A formação inclui também a educação para lidar com situações fora do normal, a análise de falhas e as actividades de recuperação/reparação. Estas missões não são completamente independentes sem a presença de robots. Isto abre uma nova via para a interação homem-robô.
VIAJAR PARA E DA TERRA
Nave de aterragem reutilizável de aterragem vertical para a tripulação e para acoplagem à ISS
Foguetão de carga não tripulado
Nave terrestre reciclável
Preparar o foguetão para uma evacuação de emergência.
Transporte Terra-Lua sem foguetões utilizando um cabo fabricado com nanotubos de carbono
VEÍCULOS NA LUA
Rovers pressurizados que se acoplam à base ou a outro Rover.
Tractores todo-o-terreno com lâmina de bulldozer acoplável à frente, transportando um tanque de água ou uma caixa de carga ou uma caixa de eliminação de resíduos, e possuindo um braço robótico equipado com uma escavadora/pá.
Grua telecomandada para trabalhos pesados,
Veículo teleoperado de perfuração e escavação de regolitos.
Carris com levitação magnética
Teleféricos pressurizados que podem ser acoplados à base.
EXPLORAÇÃO DA LUA
Veículo de exploração multi-missões com sistemas autónomos de suporte de vida para 4-8 astronautas e alcance de 200 km, telecomunicações independentes com a Terra, um drone a bordo, capacidades de reciclagem de oxigénio e água que aumentam o suporte de vida até 14 dias, um painel solar e um RFC. Pode também ser utilizado como refúgio até à chegada de ajuda da Terra.
DRONES teleoperados, com propulsão por peróxido de hidrogénio ou jactos de gás CO2 ou levitação eletrostática com um propulsor de iões
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