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.
IES SAN ISIDRO Madrid-MADRID Espanha 16 6 / 2 Español
Software de desenho 3D: Tinkercad
O acampamento Farcamp recebe este nome pela palavra "far", "lejos", e "camp", "campamento", em inglês, uma vez que este está a centos de milhas de quilómetros.
Este acampamento lunar possui espaço para 5 astronautas, 2 rovers lunares para desplazamento e investigação superficial, um cohete com a sua respectiva zona de aterragem, e uma escavadora para a obtenção de água. Devido à baixa pressão na Luna, a água só se encontra em forma de hielo. Isto implica que no momento de extrair a água se converta instantaneamente em gás, o que se denomina sublimação. A nossa escavadora aprova esta circunstância.
No que diz respeito à produção de electricidade, Farcamp, conta com diversas formas de aplicação, como no sistema de protecção de lunamotos e na zona de exercício para os astronautas. Dispõe igualmente de instalações de produção activa, com um campo de helióstatos adaptado à superfície lunar e outro sistema de espejos que caldeia e acumula o calor num solo de alumínio.
Por fim, concebemos um sistema de protecção passiva, para os problemas persistentes que se deparam com a radiação solar constante e os objectos espaciais, e outro de protecção activa, para as tormentas solares mais fortes, os lunamotos e os objectos mais perigosos para a sobrevivência na Lua.
O objectivo principal deste acampamento lunar é manter a presença da humanidade na Lua o máximo de tempo possível com a maior autossuficiência possível. Para o conseguirmos, idealizámos diversas formas de, em primeiro lugar, satisfazer as necessidades básicas dos astronautas e, em segundo lugar, construir as instalações que tornam realmente viável a vida permanente no satélite. Estas necessidades fundamentais são: agua, comida, ar, comunicação com a Terra, electricidade e, por suposto, a segurança. As instalações que procuramos são: uma plataforma de despejo e aterragem, uma frota de veículos lunares e um sistema de prevenção e protecção contra acidentes.
Os maiores problemas para a sobrevivência na Luna são a obtenção de água, energia e materiais de construção. Os métodos para a sua recolha estão especificados ao longo do relatório, mas para que estes sejam eficientes necessitamos de um lugar propício, o pólo sul do satélite. Este conta com grande quantidade de basaltos com alto teor em titânio, grande quantidade de minerais com alumínio (feldespato plagioclasa), hierro e magnésio (piroxeno e olivino) e de silício, este último em maior abundância, formando o 45% da corteza lunar. Por si fuera poco, el agua en la superficie del polo lunar, se puede encontrar agua abundantemente aunque únicamente en estado sólido (hielo) debido a la baja presión.
A maior parte da infra-estrutura das instalações é formada por alumínio, titânio e silício, que se obtém da corteza lunar através de um sistema de escavação, graças à grande quantidade de materiais encontrados na Lua.
O alumínio também será utilizado da mesma forma que o silício, como especificado mais tarde, para a produção de electricidade. Sob a forma de um suelo de alumínio e painéis solares respectivamente.
No processo de obtenção de titânio, aprovamos os prótons acumulados pelo vento lunar no material para atrair o hidrogênio no qual se convertem ao se desprenderem. Assim, obtemos duas matérias-primas importantes de uma só vez.
No que diz respeito ao design do acampamento, escolhemos um de estilo iglú para proteger a estrutura e reparar os impactos ao longo da estadia. Além disso, para optimizar a quantidade de material necessário, todos os espaços foram aproveitados ao máximo.
A Lua apresenta diversos perigos, sejam eles os lunamotos frequentes, a radiação solar ou os impactos de objectos lunares.
Para evitar a grande quantidade de lunamotos, que ocorrem mesmo a distâncias de menos de 30 quilómetros da superfície, recorremos a umas estruturas nas bases de todas as edificações do acampamento, que se movem em conjunto com elas, assim evitamos danos nas estruturas e geramos electricidade com a energia cinética produzida.
A radiação na Lua é um problema muito importante, uma vez que pode causar a morte em minutos em grandes quantidades, e, em doses mais pequenas mas prolongadas, são causadoras de cancro, cataratas, etc.
Para nos protegermos dela, os trajes para os astronautas são compostos por materiais como o Kevlar, o teflon (PTFE) e o Nomex para resistir à falta de pressão externa, a acidentes, reflectir a radiação e resistir a temperaturas extremas.
A Luna, ao contrário da Terra, tem atmosfera, pelo que a grande maioria dos objectos espaciais que caem em direcção a ela não são desintegrados. Além disso, ao ter um campo gravitacional leve, qualquer objecto que colida com a Lua forma uma cratera e levanta uma secção de objectos mais pequenos que recorrem quilómetros antes de parar. Estes elementos mais pequenos são os que devemos evitar, uma vez que podem ir a velocidades superiores a 100 m/s. Para isso podemos usar um radar que segue os objectos mais grandes e pode prever o seu comportamento.
Em conjunto, prevêem-se os perigos que podem surgir para que os astronautas residentes tomem medidas de prevenção. Isto somado aos sistemas passivos já mencionados que evitam os problemas permanentes, como a radiação leve que está sempre presente, proporcionam uma segurança completa aos astronautas.
Água:
Dispomos de um protótipo de taladradora que funciona com energia solar, dotada de um radar capaz de detectar o gelo nos cráteres dos pólos e que é capaz de o transportar até eles obtendo o gás e produzindo uma mudança de estado na própria máquina para terminar de filtrar a água obtida.
Comida:
Em relação à autosuficiência da base, a produção de alimentos é essencial. Para isso construiremos um invernadero do qual se obtêm verduras como patatas, lechugas e cereais. O ar necessário para estas instalações utiliza o mesmo sistema que para os astronautas.
Ar:
Com a ajuda da radiação solar, o sistema utiliza o solo lunar para electrolizar a água, que pode ser extraída da própria Luna e desidratar os gases que exalam os astronautas, gerando dois produtos: oxígeno e hidrogénio.
O dióxido de carbono que emitem os habitantes da Luna também pode ser armazenado e combinado com este hidrogénio através de um processo de hidrogenação catalizado pelo solo lunar. Assim, são gerados hidrocarbonetos como o metano, que pode ser utilizado como combustível.
Energia eléctrica:
Para conseguir electricidade na Lua, aproveitamos os grandes dias nesta através de um campo de helióstatos. O problema reside em manter esta corrente durante as noites lunares. Para isso, construiremos um suelo de alumínio, obtido da superfície lunar, depois com uns tubérculos por onde corre água recirculada, e um sistema de espejos que enfocam o tubérculo, evaporando o líquido e calentando o suelo construído. Finalmente, durante a noite lunar, este calor é transmitido a um motor térmico, alimentando de electricidade o acampamento também durante a noite.
Além disso, aproveitamos algumas fontes alternativas como a energia cinética produzida durante os treinos dos astronautas, como numa cinta de corrida ou numa bicicleta estática e inclusivamente, através do sistema de protecção sísmica, podemos converter os mais de 3000 lunamotos anuais em electricidade útil.
Estes são triturados e acumulados. Os astronautas têm de voltar à Terra a cada 6 meses de meio, e esta viagem aproveita-se para soltar os resíduos sólidos e que caem para a atmosfera onde se desintegram. Os resíduos sólidos orgânicos, tanto os produzidos pelos astronautas como pelo invernadero, serão usados para produzir composto de forma anaeróbica, e reutilizados para enriquecer a costura. O processo de produção de composto é realizado da seguinte forma: primeiro, os resíduos são recolhidos num recipiente e vendidos cada vez que são adicionados novos, e depois de quatro semanas de mistura podem ser utilizados para o cultivo.
Em relação às comunicações entre o acampamento lunar e a Terra, foi projectada uma estância que conta com antenas que se ligam a estações terrestres de comunicação de longa distância. Estas antenas têm a função de transceptores, umas recebem as ondas para serem interpretadas no acampamento, e outras são capazes de enviar informações de voo para a Terra. Ademais, entre os astronautas deste acampamento, ou dos futuros acampamentos lunares que se instalarão, também há uma rede interna para a comunicação intralunar. Esta, na verdade, consiste nas mesmas instalações, mas de menor potência. As antenas transportam as ondas numa direcção ou noutra, e para os utilizadores pessoais, uns walkie talkies permitem aos residentes comunicarem entre si sem necessidade de estarem na base lunar. Finalmente, como método de precaução, todas as salas do acampamento estão equipadas com aparelhos de comunicação em caso de serem necessários.
A tarefa primordial para a auto-suficiência na Lua é a obtenção de materiais na mesma. Por isso, a investigação levada a cabo neste acampamento centrar-se-á na procura de novas formas de explorar recursos, como a optimização do processo de silício para o seu uso como semicondutor, a obtenção de hélio-3, a obtenção de alumínio e titânio. Estes materiais são muito importantes, e a sua obtenção já é possível, mas procuramos melhorar e economizar estes processos.
Otra de las investigaciones pendientes de la misión lunar es la capacitación de fusión nuclear en la Luna para producir electricidad, para esto es muy importante la investigación del helio-3. Se conseguirmos, como já foi mencionado antes, obter e armazenar o hélio-3 de forma económica e segura, seremos capazes de acercar a energia nuclear à Luna. Depois disto, procurar-se-ão formas de construir um reactor capaz de aprovar o hélio-3, o que acelerará a expansão do campo lunar, o objectivo principal da missão.
Formação de astronautas:
Os requisitos gerais para fazer parte de um projecto lunar foram divididos em várias categorias:
Estrutura marítima robusta, necessária para que o corpo humano aguente meses a fio uma gravidade baixa.
Treinamento em gravidade baixa para poder realizar actividades no acampamento lunar sem perigo e de forma eficiente.
Medicina, todos os astronautas devem ser capazes de prestar os primeiros socorros básicos em qualquer momento em caso de acidente.
Engenharia, os astronautas levarão a cabo o ensamblado, a manutenção e a utilização de todos os componentes da base. Para isso requerem conhecimentos avançados em engenharia, de sistemas, energia, etc.
Fortaleza psicológica, esta é a categoria mais importante de todas as já mencionadas, se um astronauta sofre de algum problema psicológico atrasará em grande medida o desenvolvimento das instalações e o trabalho dos seus companheiros. Além disso, pode dar lugar a situações muito perigosas no acampamento.
Habilidades de pilotagem, os astronautas devem ser capazes de operar naves, tanto para a chegada como para a volta à Terra quando for necessário.
A missão lunar também exige que se suplantem algumas funções específicas, um astronauta pode cobrir mais de uma:
Um médico, responsável por fazer cheques semestrais a todos os astronautas, e pelos cuidados específicos requeridos.
Um engenheiro, capaz de monitorizar e organizar a construção do acampamento.
Um responsável pela construção e manutenção dos veículos lunares.
Um responsável por integrar os sistemas informáticos intralunares e os sistemas de comunicação com a Terra, bem como pela sua respectiva manutenção.
Em primeiro lugar, para chegar à luna construímos um cofre com a aleação de alumínio 6061, uma vez que as suas propriedades mecânicas e a leveza do material tornam-no perfeito para construir o cofre. O cohete utilizará querosene para propulsionar o espaço.
Para nos deslocarmos na lua construímos um rover que tem incorporado um satélite que serve de GPS e monitoriza os dados captados da experiência na lua para os analisar no acampamento lunar. Além disso, também dispomos de uma escavadora com um radar que detecta a presença de gelo de água para poder conseguir água e materiais durante as explorações.
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