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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.

Santa Girls

Colégio de Santa Maria  Perth-Perth    Austrália 15   3 / 3 Inglês
Software de desenho 3D: Fusion 360


Visualizador externo para projecto 3D


External URL to the team’s project (e.g. website or PDF):


https://a360.co/3miyMsz

1.1 - Descrição do projecto

O nosso Moon camp foi construído principalmente para fazer investigação e extrair hélio-3. Está localizado dentro de um tubo de lava perto das regiões polares.

dispõe das seguintes instalações:

  • Produção de silício para oxigénio + módulo de purificação do ar

  • Estação de purificação de água

  • Módulo de tratamento de águas residuais

  • Módulo de gaseificação por arco de plasma

  • Cúpula agrícola de estufa

  • Módulo de comunicação

  • Observatório

  • Ala residencial: Cápsulas de dormir, refeitório, ginásio e centro recreativo, centro médico e ...

  • Unidade de I&D de extração de hélio

  • A central nuclear está a ser construída!

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 hélio-3 é um isótopo de hélio raro na Terra que tem potencial como combustível para a fusão nuclear. Pensa-se que a superfície da Lua contém depósitos significativos de hélio-3, que podem ser extraídos e usados como combustível para futuros reactores de fusão. O nosso acampamento lunar foi construído para a extração de hélio-3.

Para além dos interesses comerciais, existem outras razões:

Investigação científica: A Lua oferece um ambiente único que pode ser utilizado para estudar vários fenómenos, tais como os efeitos da baixa gravidade na saúde humana, a composição da superfície lunar e o potencial de utilização dos recursos lunares
Cooperação internacional: Uma forma de promover a cooperação e a colaboração internacionais no domínio da exploração espacial e da investigação científica.
Exploração humana: Um passo importante na exploração contínua do espaço e o objetivo final de estabelecer uma presença humana noutros planetas ou corpos celestes.

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

Interior de tubos de lava perto das regiões polares: O interior destes tubos pode ser suficientemente grande para acomodar uma base lunar, e a sua temperatura estável e a proteção contra o rigoroso ambiente lunar tornam-nos um local atrativo para um habitat lunar.

Pode haver depósitos significativos de gelo de água nas regiões permanentemente sombreadas nos pólos norte e sul da Lua. A água poderia ser extraída destes depósitos e usada para beber, cultivar e produzir combustível para foguetões.

Além disso, um local próximo de uma potencial fonte de água, como um depósito de gelo polar, seria vantajoso para a extração de silício, uma vez que a água pode ser utilizada para produzir oxigénio através de um processo chamado eletrólise, que pode ser utilizado para sistemas de suporte de vida e combustível para foguetões.

O hélio-3 pode ser mais abundante nas regiões polares, uma vez que os mesmos processos que criam gelo de água podem também ter aprisionado hélio-3.

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.

  1. Impressão 3D com regolito lunar: Uma das técnicas de construção mais promissoras para um acampamento lunar envolve a impressão 3D utilizando o regolito lunar como matéria-prima. Esta técnica pode reduzir significativamente a quantidade de material que tem de ser transportado da Terra e também permite desenhos personalizáveis. A impressão 3D poderia ser utilizada para criar uma série de estruturas, incluindo habitats, laboratórios, instalações de armazenamento e outras infra-estruturas.
  2. Habitats insufláveis: Os habitats insufláveis são outra opção para a construção de um acampamento lunar. Estas estruturas podem ser compactas e leves para serem transportadas para a lua e podem ser insufladas no local para criar um espaço maior para viver ou trabalhar. Estes habitats podem ser reforçados com materiais como o Kevlar para maior durabilidade.
  3. Conceção modular: Um projeto modular para o acampamento lunar permitiria flexibilidade e adaptabilidade à medida que as necessidades dos ocupantes mudassem ao longo do tempo. Cada módulo poderia ser projetado para uma função específica. A conceção modular também permite a fácil reparação ou substituição de componentes individuais em caso de danos ou avarias.
  4. Produção de eletricidade: Podem ser utilizados painéis solares para gerar eletricidade e a energia nuclear também pode ser uma opção para uma fonte de energia mais fiável e autossuficiente. As instalações de produção de eletricidade podem ser localizadas fora das áreas de habitação para minimizar a exposição à radiação.
  5. Gestão de resíduos: A água pode ser reciclada e purificada para múltiplas utilizações, e os resíduos podem ser utilizados como recurso para gerar energia ou produzir materiais de construção.

 

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

  1. Proteção contra a radiação: A exposição à radiação é uma grande preocupação na Lua, uma vez que a ausência de atmosfera oferece pouca proteção contra a radiação cósmica e as erupções solares. O acampamento lunar poderia ser concebido com paredes e telhados espessos feitos de materiais que proporcionam proteção contra a radiação, como a água, o betão ou o regolito lunar. O acampamento também poderia ser localizado num abrigo natural, como um tubo de lava, que proporcionaria uma proteção adicional contra a radiação.
  2. Regulação da temperatura: A temperatura na Lua pode variar entre extremamente quente e extremamente fria. O acampamento lunar poderia ser projetado com materiais de isolamento para regular a temperatura e evitar a perda de calor. A utilização de energia geotérmica, que está disponível na Lua, também pode ser considerada para ajudar a regular a temperatura no interior do acampamento.
  3. Fornecimento de ar: Ao contrário da Terra, não existe atmosfera natural na Lua, pelo que o acampamento lunar teria de ser concebido para proporcionar uma atmosfera respirável aos astronautas. Isto pode ser conseguido através da criação de um sistema de suporte de vida em circuito fechado que recicle o ar e produza oxigénio para os astronautas respirarem.
  4. Proteção contra poeiras: A superfície da Lua está coberta por uma camada de poeira fina, que pode ser prejudicial se entrar nos pulmões ou no equipamento. O acampamento lunar poderia ser concebido com câmaras de ar e sistemas de filtragem para evitar a entrada de poeira, e os astronautas poderiam usar fatos e capacetes especiais para se protegerem quando estivessem fora do acampamento.
  5. Integridade estrutural: A superfície da Lua está sujeita a impactos de meteoritos e a atividade sísmica, pelo que o acampamento lunar teria de ser concebido com materiais fortes e duradouros, capazes de resistir a estas forças. A utilização de habitats insufláveis, que podem ser reforçados com materiais como o Kevlar, ou estruturas impressas em 3D utilizando o regolito lunar, podem ser consideradas como soluções possíveis.

 

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: A água é um recurso crucial para sustentar a vida e, embora seja escassa na superfície da Lua, acredita-se que exista sob a forma de gelo nas regiões permanentemente sombreadas perto dos pólos. No nosso acampamento, utilizamos máquinas de perfuração movidas a energia solar para extrair o gelo, que depois seria purificado em estações de purificação de água e utilizado para beber, cultivar plantas e outros fins.
Alimentação: Os astronautas vão precisar de uma fonte fiável de alimentos para os sustentar durante a sua missão. Cultivamos alimentos no interior do acampamento lunar utilizando sistemas hidropónicos, que usam água rica em nutrientes em vez de solo para cultivar plantas. Também fazemos engenharia genética das plantas para que possam crescer no ambiente agreste da Lua. A utilização de algas, que podem ser cultivadas utilizando a energia do sol e convertidas em alimentos, também está a ser praticada.
Ar: Para manter a vida, os astronautas precisam de um fornecimento de ar respirável. Temos um sistema de suporte de vida em circuito fechado que recicla o ar e produz oxigénio para os astronautas respirarem. O nosso sistema inclui plantas, que podem remover o dióxido de carbono e produzir oxigénio através da fotossíntese, e tecnologias como a eletrólise, que pode dividir as moléculas de água em oxigénio e hidrogénio.
Energia: A lua recebe uma quantidade constante de energia solar, que pode ser aproveitada para fornecer energia ao acampamento lunar. Utilizamos painéis solares e outras tecnologias de energia renovável, como a energia eólica ou geotérmica. Os sistemas de armazenamento de baterias são utilizados para armazenar o excesso de energia para utilização durante os períodos em que o sol não está a brilhar.

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

Módulo de gaseificação por arco de plasma (PAG):

Redução dos resíduos: O nosso módulo PAG reduz significativamente os resíduos, uma vez que os decompõe nas suas moléculas constituintes.
Produção de energia: O módulo PAG gera energia sob a forma de calor e eletricidade, que poderá ser utilizada para alimentar o acampamento lunar.
Recuperação de recursos: O gás produzido pelo módulo PAG é processado para recuperar materiais valiosos, como metais e gases.
Benefícios ambientais: O módulo PAG evita a libertação de poluentes nocivos e reduz o risco de contaminação lunar.

Módulo de tratamento de águas residuais:

 

Filtragem física
Tratamento químico: Os tratamentos químicos, como a coagulação, a floculação e a desinfeção, são utilizados para remover as impurezas e os agentes patogénicos das águas residuais.
Osmose inversa: Esta técnica envolve forçar as águas residuais através de uma membrana semi-permeável, que permite a passagem das moléculas de água enquanto retém as impurezas maiores.
Evaporação: o vapor de água purificado pode então ser condensado e recolhido para utilização.
Reciclagem

 

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

Comunicação por satélite: Trata-se da utilização de satélites de comunicação em órbita à volta da Lua, que podem retransmitir sinais entre o campo lunar e a Terra. Estes satélites estão posicionados numa órbita lunar que permite uma comunicação constante.
Comunicação por laser: Envolve a utilização de lasers para transmitir dados entre o campo lunar e a Terra.
Estações de retransmissão: Para manter a comunicação com outras bases lunares ou rovers, são instaladas estações de retransmissão na superfície da Lua. Estas estações estão posicionadas em locais estratégicos que permitem a comunicação em linha de vista com outras bases ou rovers. Também alargam o alcance das comunicações por satélite ou laser.
Sistemas de comunicação robustos: O nosso Moon camp está também equipado com sistemas de comunicação robustos, capazes de resistir ao ambiente lunar adverso. Isto pode incluir redundância no equipamento de comunicação, fontes de alimentação de reserva e proteção contra radiações e temperaturas extremas.

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.).

Os seguintes são os principais focos da equipa de investigação e desenvolvimento do nosso Moon camp:

Desenvolvimento de técnicas de escavação do regolito: Acredita-se que o hélio-3 esteja incorporado no regolito da lua, que é uma camada de solo solto e rochas que cobrem a superfície da lua.
Trabalhar na recolha do vento solar: Outra técnica potencial para a extração de hélio-3 é recolhê-lo da superfície da Lua, utilizando equipamento capaz de captar partículas de vento solar. O vento solar é uma corrente de partículas carregadas que flui do Sol e bombardeia a superfície da Lua. O vento solar contém hélio-3 e outros isótopos raros, que podem ser capturados e processados para extrair o hélio-3.
Trabalhar em técnicas de separação de isótopos: Depois de o hélio-3 ter sido extraído do regolito ou recolhido do vento solar, terá de ser separado de outros gases e isótopos. Isto pode ser conseguido utilizando técnicas como a cromatografia gasosa ou a separação de isótopos por laser. Estas técnicas envolvem a separação de gases com base no seu peso molecular ou composição isotópica.
Desenvolvimento de meios de armazenamento e transporte: O hélio-3 é um gás à temperatura e pressão normais, pelo que terá de ser armazenado e transportado em condições especiais. Isto poderá implicar a compressão do gás e o seu armazenamento em contentores de alta pressão. O transporte pode ser efectuado através de tanques ou condutas especializadas.

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

Aptidão física e saúde: Os astronautas precisariam de estar em excelentes condições físicas para fazer face às exigências físicas de viver e trabalhar na Lua. Os programas de treino poderiam incluir uma combinação de exercício cardiovascular, treino de força e exercícios de flexibilidade para ajudar a manter a condição física geral.
Competências de sobrevivência: Viver na Lua exigiria uma série de competências de sobrevivência, tais como a capacidade de construir abrigos, encontrar e purificar água e cultivar alimentos. Os programas de formação poderiam incluir competências de sobrevivência como primeiros socorros na natureza, construção de abrigos e técnicas agrícolas básicas.
Geologia e ciência lunares: Os astronautas de uma missão à Lua também precisariam de receber formação em geologia lunar e métodos de investigação científica. Isto poderia incluir formação sobre como recolher e analisar amostras de rochas e solo lunares, bem como formação em técnicas laboratoriais e análise de dados.
Treino em EVA (atividade extraveicular): O treino em EVA é fundamental para os astronautas que vão realizar actividades de investigação ou manutenção fora do seu habitat lunar. Os programas de formação podem incluir a aprendizagem de como vestir e despir um fato espacial, a utilização de um sistema de amarras para caminhadas espaciais e a operação de equipamento num ambiente de vácuo.
Comunicações e trabalho de equipa: Os astronautas numa missão à Lua terão de trabalhar em estreita colaboração como uma equipa e também terão de comunicar eficazmente com o controlo da missão na Terra. Os programas de formação poderão incluir exercícios e simulações de formação de equipas, bem como formação em técnicas de comunicação eficazes.
Sistemas e manutenção de naves espaciais: Os astronautas numa missão à Lua também terão de ser treinados na operação e manutenção dos sistemas das naves espaciais que os levarão de e para a Lua. Os programas de formação podem incluir a aprendizagem da operação de sistemas de suporte de vida, equipamento de comunicações e sistemas de propulsão, bem como a realização de manutenção e reparações de rotina.

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.

Aterragem lunar: Para transportar astronautas e equipamento da órbita para a superfície da Lua.
e exploração.
Rover lunar: Para percorrer o terreno acidentado da superfície lunar. Os rovers lunares poderão ser utilizados para transportar astronautas e equipamento para novos locais na Lua, bem como para recolher amostras e efetuar experiências científicas.
Veículo de ascensão lunar: Para transportar astronautas e equipamento da superfície da Lua de volta à órbita.
Orbitador lunar: Para orbitar a Lua e efetuar investigação científica a partir da superfície lunar.
Veículo de retorno à Terra: Um veículo de regresso à Terra é uma nave espacial concebida para transportar astronautas e amostras da Lua de volta à Terra.
Transporte de carga: Seria necessário um veículo de transporte de carga para transportar equipamento, provisões e materiais de e para a Lua.
Máquinas industriais e de construção

Outros projectos: