imagem interactiva da descoberta

Galeria do projecto Moon Camp Pioneers 2022 - 2023

 

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.

Xplorer

Escola Superior Nacional de Informática de Tudor Vianu  Bucareste-Distrito 1    Roménia 16   2 / 1 Inglês
Software de desenho 3D: Fusion 360



1.1 - Descrição do projecto

  • A Xplorer é uma base lunar orientada para a investigação científica e para a descoberta de recursos lunares, que podemos utilizar mais tarde nas nossas experiências ou na vida quotidiana dos astronautas que lá vivem, como a água nos núcleos de gelo, que pode tornar-se uma fonte de energia e também manter os astronautas hidratados.

  • No interior, tentaremos garantir a segurança dos astronautas e, ao mesmo tempo, criar um espaço no qual possam viver uma vida tão semelhante quanto possível à da Terra. A base será dividida em áreas separadas para alimentação, trabalho e descanso. A zona de alimentação será uma estufa onde serão cultivadas plantas que depois serão consumidas.

  • Na base lunar Xplorer, a fonte de energia será maioritariamente obtida através de painéis solares e a ligação à Terra será feita com a ajuda de um radiotelescópio.

1.2 - Porque é que quer construir um Campo Lunar? Explique o objectivo principal do seu acampamento lunar (por exemplo, fins científicos, comerciais e/ou turísticos).

O principal objectivo do acampamento lunar é compreender o ambiente lunar e explorar os recursos existentes. Não excluímos a possibilidade de fracasso, mas preparamos tudo para ficar lá o máximo de tempo possível e garantir todas as condições. Explorando as condições lunares, vamos cultivar plantas Arabidopsis na estufa, pequenas plantas que são um modelo para a análise do genoma, e observar o seu crescimento. Enviaremos três astronautas que trabalharão por turnos para que todos possam descansar e obter os melhores resultados. Durante o trabalho, haverá um astronauta no campo e dois na base. As actividades serão organizadas de modo a que, ao fim de alguns dias, cada membro da tripulação mude a sua tarefa para outra; desta forma, manter-se-á um equilíbrio no estilo de vida dos astronautas e também se obterão resultados diferentes que levarão a conclusões mais precisas.

2.1 - Onde queres construir o teu acampamento lunar? Explica a tua escolha.

Consideramos que o Pólo Sul é o local ideal para o nosso acampamento lunar, por isso decidimos construí-lo ali, perto da cratera Shackleton. As vantagens são muitas, incluindo a iluminação constante que ajuda na produção de electricidade pelos painéis solares e também na investigação e experiências. Outra vantagem são os depósitos de gelo das crateras sombreadas, que são uma importante fonte de água. A temperatura também é mais favorável aqui, porque não é demasiado alta durante o dia para atingir os 100 ℃, nem demasiado baixa durante a noite para extremos como -150 ℃.

https://adsabs.harvard.edu/full/1985lbsa.conf…77B/0000078.000.html

2.2 - Como tencionas construir o teu acampamento lunar? Pensa na forma como podes utilizar os recursos naturais da Lua e nos materiais que terás de trazer da Terra. Descreve as técnicas, os materiais e as tuas escolhas de design.

O design foi concebido para impressionar, mas também para ser o mais útil possível para os astronautas. Existem dois pisos no acampamento Xplorer. O primeiro serve de espaço técnico, onde se situa a estufa, um espaço de electrólise da água e uma cozinha com água corrente alimentada pelo tanque de água. O segundo andar inclui espaços de trabalho e de descanso, bem como painéis solares, um radiotelescópio e um local de aterragem para o vaivém espacial.

Teremos camadas protectoras sobre a base: a camada exterior será de 3,5 cm de tungsténio; o tungsténio é um material que queremos utilizar em vez do chumbo devido à sua menor densidade, à sua maior resistência a temperaturas mais elevadas e porque não é tão tóxico como o chumbo; protege da radiação e também de fragmentos de meteoritos. A camada interior será para isolamento térmico e decidimos utilizar aerogel à base de sílica gel com carbono, um material composto por mais de 90% de ar, o que lhe confere uma densidade muito baixa. Vamos precisar de uma camada intermédia para proteger melhor a base e os astronautas e esta camada será uma camada de 10 cm de alumínio. A última camada que utilizaremos como camada intermédia também será composta por regolito lunar. Quisemos utilizar materiais leves para facilitar o transporte, embora os custos sejam mais elevados para os materiais escolhidos do que para outros.

https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/abs/2019/37/e3sconf_clima2019_06069/e3sconf_clima2019_06069.html

https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.4438

https://descanso.jpl.nasa.gov/monograph/series12/LunarTraj–05Chapter4TransferstoLowLunarOrbits.pdf

2.3 - Como é que o vosso Acampamento Lunar protege e abriga os vossos astronautas contra o ambiente rigoroso da Lua?

  • Os perigos na Lua são muitos: radiação, temperatura, poeira e fragmentos de rocha.

  • Para evitar os detritos lunares e os meteoritos, cobriremos a base com uma camada de alumínio, embora nos pólos as probabilidades de queda de poeira e meteoritos sejam menores. Além disso, haverá um radar que ajudará os astronautas a tomar medidas quando estiverem prestes a ser atingidos.

  • Para a radiação e os fragmentos de rochas deixados, cobriremos a base com uma camada de regolito lunar.

  • As flutuações de temperatura podem influenciar a actividade dos astronautas e também a sua saúde, pelo que é necessária outra camada. Uma camada de aerogel de sílica pode isolar termicamente a nossa base e tem muito boas propriedades.

  • Os astronautas estarão em contacto com os seus colegas na Terra, caso aconteça alguma coisa e precisem de ajuda.

https://space.nss.org/settlement/nasa/spaceresvol4/human.html

https://www.scientificamerican.com/article/can-a-moon-base-be-safe-for-astronauts/

3.1 - Como é que o vosso acampamento lunar proporcionará aos astronautas um acesso sustentável a necessidades básicas como água, alimentos, ar e energia?

💧 Água

🍴 Alimentos

Potência

🌬️ Air

Os astronautas precisam de água para sobreviver e também para os seus projectos no centro lunar, por isso, como a água da Terra não será suficiente, teremos de utilizar recursos da Lua. Iremos obter água de duas formas: filtrando núcleos de gelo lunar e do solo lunar. Colocámos o acampamento no pólo sul, pelo que haverá locais permanentemente sombreados à volta da base, de onde poderemos extrair os depósitos de gelo e depois filtrá-los após o derretimento do gelo.

A comida desidratada embalada que a tripulação traz da Terra durará algum tempo, mas não será suficiente. A comida será preparada no microondas e haverá vestígios da comida deixada, porque quando alguém comer alguma coisa, vai ler o código de barras da embalagem no sistema. Pensámos em ter uma estufa onde cultivar plantas em solo lunar para que os astronautas tenham comida sempre que quiserem. Optámos por cultivar tomates, pepinos e cenouras devido à sua facilidade e rapidez de utilização e às suas vitaminas e também batata-doce pelas suas vitaminas e proteínas.

A base está equipada com um sistema de painéis solares e, como na zona onde vamos instalar a base haverá uma iluminação constante, esta será a principal fonte de electricidade. Também queremos obter electricidade a partir de células de combustível, mas vamos precisar de muita água, o que é importante, por isso teremos menos energia obtida por este método e vamos usá-la durante a noite, quando a luz é menor.

Para uma estadia mais longa, é necessário oxigénio, por isso o que vamos tentar fazer é transformar o regolito lunar em oxigénio. Como é que vamos fazer isso? Antes de utilizar a célula electrolítica, vamos colocar o regolito lunar em cloreto de cálcio fundido, resultando em oxigénio e metal, podemos cozer o regolito lunar com gás hidrogénio, resultando em oxigénio e hidrogénio. As plantas libertam dióxido de carbono, pelo que será instalado um sistema de filtragem do ar. Ao aquecer a rocha lunar, as bolhas de oxigénio substituirão o dióxido de carbono. Para a electrólise da água é necessária uma grande quantidade de água, pelo que preferimos soldar com o regolito lunar.

3.2 - Como é que o vosso acampamento lunar vai lidar com os resíduos produzidos pelos astronautas na Lua?

Tudo no acampamento Xplorer será reciclado, por isso não temos de nos preocupar com tipos de resíduos como plástico ou cartão. O lixo da casa de banho, por outro lado, será queimado e colocado em sacos de lixo que são colocados dentro de contentores que não deixam sair o ar.

3.3 - Como é que o vosso Acampamento Lunar vai manter as comunicações com a Terra e com outras bases lunares?

A comunicação com a Terra sempre foi importante para qualquer tripulação de astronautas, porque representa um grande apoio em caso de avarias ou emergências. A comunicação é também a forma como os astronautas podem ver as suas famílias ou publicar vídeos de si próprios, como o que mostra Neil Armstrong a tornar-se a primeira pessoa a caminhar na superfície da lua.
Por isso, instalámos um radiotelescópio, que ajuda a manter as comunicações com a Terra, acedendo a vários satélites.

4.1 - Que tópico(s) científico(s) será(ão) o foco da investigação no seu Acampamento Lunar? Explique que experiências planeia fazer na Lua (por exemplo, nos tópicos de geologia, ambiente de baixa gravidade, biologia, tecnologia, robótica, astronomia, etc.).

Alguns dos temas que gostaríamos de explorar no campo Xplorer são a biologia e a geologia. Por um lado, ao explorar as condições lunares, vamos cultivar plantas Arabidopsis na estufa, pequenas plantas que são um modelo para a análise do genoma, e observar como crescem. Por outro lado, gostaríamos de observar mais de perto o solo lunar e descobrir se tem alguma utilidade. Claro que, para além de qualquer um destes estudos, um dos nossos principais objectivos é, não só na Lua, mas também noutros planetas, encontrar formas de vida. 

5.1 - O que incluiria no seu programa de formação de astronautas, para ajudar a preparar os astronautas para uma missão à Lua?

Pensamos que os astronautas do Xplorer devem estar sempre preparados, qualquer que seja a situação. Por isso, no nosso programa de formação de astronautas, incluímos matemática, física, geologia, processamento de materiais, biologia e dinâmica orbital.
Devem também ser treinados para situações de emergência, como pressão atmosférica alta ou baixa, ou para momentos de desconforto, como a microgravidade.
Uma das partes mais importantes da formação seria a formal, durante a qual os astronautas aprendem a pilotar e a aterrar um vaivém espacial, a operar todos os sistemas e a detectar avarias.
Para além da formação formal, a tripulação deve ter um bom estado físico e mental e deve ser capaz de trabalhar em condições de alta pressão.
https://www.pbs.org/spacestation/station/training_2.htm

5.2 - Que veículos espaciais serão necessários para a tua futura missão à Lua? Descreve os veículos que encontras no teu Moon camp e considera como irás viajar de e para a Terra e explorar novos destinos na superfície da Lua.

O vaivém espacial que construímos será o único veículo espacial que os astronautas utilizarão para explorar diferentes locais na superfície da Lua.
Também pensámos em acrescentar um rover, mas decidimos que não seria necessário, porque a tripulação de astronautas não tem necessidade de se deslocar na área do acampamento Xplorer.