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.
A Academia Kingston Kingston upon Thames-Surrey Reino Unido 17, 16 6 / 1 Inglês
Software de desenho 3D: Blender
Este projeto tem como objetivo testar uma base autossustentável para 6 astronautas. As principais experiências desta missão são a investigação dos efeitos do vento solar na superfície lunar, bem como o cultivo de culturas geneticamente modificadas para habitats extremos. A nossa investigação incluiu publicações científicas recentes que exploram os desenvolvimentos actuais e previstos no domínio da robótica avançada, da utilização de recursos in situ (ISRU) e da ciência dos materiais. A nossa base servirá de trampolim para a investigação futura e para as missões planeadas na superfície lunar e marciana, em conformidade com os objectivos da ESA e da NASA de fazer regressar os seres humanos à Lua e a Marte num futuro próximo. A nossa base centrar-se-á principalmente em objectivos de investigação, embora haja margem para projectos comerciais, como a extração de metais de terras raras, a exportar para a Terra com fins lucrativos, gerando uma economia lunar sustentável para encorajar futuros investimentos em investigação na Lua.
O objetivo central da base é simplesmente servir de prova de conceito para a criação de uma base autossuficiente que possa ser utilizada noutro corpo celeste no futuro.
Uma vez que a atmosfera completamente inexistente na Lua está muito próxima da baixa atmosfera de planetas como Marte - com cerca de ≈0,02 kg/m3, o que é quase negligenciável - iremos também investigar os efeitos do vento solar. Através do Solar Wind iOn Reading Device (ou SWORD), iremos monitorizar os padrões de colisões do vento solar contra a Lua, de modo a podermos analisar os efeitos do vento solar que poderão ser necessários para futuros projectos noutros corpos celestes.
O SWORD foi concebido com base no "Solar Orbiting Heliospheric imager", ou "SoloHi". Utiliza seis sensores internos separados para observar a atividade solar e a libertação, e um par de sensores que medem o plasma e os campos magnéticos.
A base vai ser construída na borda da cratera Amundsen. Será localizada numa cratera muito mais pequena, que se situa diretamente ao lado da cratera Amundsen.
O desenho 3d da base utiliza um mapa térmico desta cratera sem nome, que foi concebido à escala.
As coordenadas desta cratera são 84,5°S 82,8°E.
O objetivo da utilização de uma cratera mais pequena é permitir-nos construir várias camadas de elevação abaixo do solo com muito menos esforço.
De acordo com os exames de imagem da lua efectuados pela NASA e pela ESA, foi localizada água (sob a forma de gelo lunar) dentro e à volta da cratera. Além disso, de acordo com os relatórios da NASA, foi determinado que o local tem uma exposição quase constante à luz solar incidente.
A nossa base começará a ser construída como uma missão não tripulada - antes da aterragem dos astronautas. Utilizando robótica controlada pela ESA, estaremos a construir uma estrutura básica que servirá de alojamento temporário para os astronautas antes de a base estar completamente montada.
Após esta fase inicial de construção, os astronautas habitarão esta estrutura básica enquanto imprimimos peças em 3D para continuar a construir as salas, tanto manualmente como com a ajuda da robótica. Um dos desafios será a construção das áreas subterrâneas da base, que exigirá um trabalho de escavação significativo. Esta será escavada na parte lateral da cratera.
As paredes da base serão construídas num sistema de três camadas e, para isso, utilizaremos três materiais:
1) A camada mais interna é uma camada de fluoreto de polivinilideno - um termoplástico não reativo e termicamente estável. Apesar da sua resistência, o plástico é muito leve e, por isso, podem ser transferidas grandes quantidades de uma só vez, sem incorrer em custos adicionais significativos para o voo espacial.
2) A camada intermédia seria uma rede relativamente fina de fibra de carbono + silício, que é muito leve e incrivelmente maleável, o que a torna um material de grande utilidade. Sendo um material leve e fino, é muito eficiente em termos de espaço para o transporte a granel.
3) A camada mais exterior seria construída com regolito lunar impresso em 3D, recolhido da superfície por drones Talaria. Podemos misturá-lo de forma semelhante ao betão para criar uma camada de betão de regolito para revestir o exterior da base.
Para proteger os astronautas dos impactos físicos, utilizaremos dois materiais específicos na nossa conceção: Entre as paredes será colocada uma rede fina mas flexível de fibra de carbono e silício para proteção contra impactos físicos. A natureza flexível da fibra de carbono confere-lhe um efeito de amortecimento - aumentando significativamente o tempo de impacto de um micrometeorito e diminuindo assim significativamente a força exercida. Isto reduz o risco de um micrometeorito penetrar numa sala. Além disso, a rede de fibras de carbono é condutora, pelo que pode ser utilizada como um sensor para detetar quaisquer danos potenciais na base. Uma vez que grande parte da base se encontra abaixo do nível da superfície, também possui uma proteção natural contra o solo acima dela.
No que diz respeito à violação de uma sala, o sistema de ventilação da base foi concebido para fechar automaticamente uma sala quando os sensores integrados na estrutura de fibra de carbono são accionados. Isto significa que uma sala comprometida não perderá oxigénio e o fornecimento de oxigénio da base permanecerá estável. Além disso, o foto-bioreactor miniaturizado presente na maioria das salas fornecerá oxigénio de reserva no caso de falha do sistema de ventilação.
Para proteção contra a radiação UV, as paredes interiores da base são construídas com plástico resistente aos UV, o fluoreto de polivinilideno. Este plástico é incrivelmente forte (sofrendo um desgaste de cerca de 0,3% ao longo de 5 anos de utilização constante) e também resistente aos raios UV, impedindo que os astronautas sejam afectados pela prejudicial radiação UV penetrante.
Água
A água será utilizada num sistema fechado. Utilizando as quintas de algas e pequenas quantidades de tratamentos químicos, estaremos constantemente a purificar a água para a manter potável. A água adicional para adicionar às reservas será obtida a partir do gelo lunar, que podemos derreter para extrair água. A água deve ser tornada potável através da filtragem do regolito lunar nocivo, que pode estar preso no interior do gelo.
Alimentação
Os alimentos serão inicialmente utilizados a partir de reservas de alimentos desidratados que virão com os astronautas. Isto permitir-lhes-á um período de carência antes de começarem a ser auto-suficientes. Assim que a agricultura estiver instalada e as colheitas começarem a chegar, a maior parte dos alimentos virá da agricultura de culturas geneticamente modificadas e dos peixes do sistema aquapónico. A agricultura utilizará o sistema aquapónico, onde os peixes e as plantas trabalham em simbiose, as plantas purificam a água dos peixes e os peixes fornecem CO2. Existem alguns alimentos desidratados adicionais como apoio.
Ar
O oxigénio na base será obtido a partir da exploração de algas. As algas - Chlorella Vulgaris - consomem o Co2 bombeado através da quinta e utilizam-no para fazer fotossíntese, libertando oxigénio. O excesso de oxigénio é armazenado nos tanques, enchendo-os com oxigénio que pode ser utilizado em caso de emergência.
Condições como a humidade e a pressão serão monitorizadas de perto e podem ser ajustadas manualmente.
Potência:
Os painéis solares converteriam a luz do Sol em eletricidade, enquanto a tecnologia solar térmica poderia ser utilizada para aquecer água ou outros fluidos para diversos fins, como a produção de vapor para eletricidade ou o aquecimento de habitats. Ao utilizar estas fontes de energia renováveis, podemos reduzir a necessidade de alternativas dispendiosas e pouco fiáveis, como os combustíveis fósseis ou a energia nuclear, e promover um futuro mais sustentável para a exploração e colonização lunares.
Os resíduos sólidos serão transportados através do sistema de canalização para o edifício da quinta. No edifício agrícola, as minhocas coprófagas devoram os resíduos sólidos, que podem depois ser utilizados na produção de bioconcreto. Todos os resíduos sólidos passarão por este sistema, pelo que não há necessidade de qualquer outro meio de eliminação. No entanto, podemos também utilizar os resíduos sólidos para fertilizar as explorações agrícolas, quando necessário. As minhocas também podem ser utilizadas para alimentar os peixes do sistema aquapónico.
Os resíduos líquidos passarão através da exploração de algas. À medida que os resíduos líquidos passam pelos tubos de algas, estas eliminam todos os resíduos azotados, incluindo elementos nocivos como o amoníaco. Esta água será então tratada quimicamente para a tornar potável, antes de voltar a passar para o sistema de canalização.
As ondas de rádio têm sido o principal método de comunicação entre os astronautas na Lua e o controlo da missão da ESA. As ondas de rádio são ondas electromagnéticas - podem viajar através do vácuo, uma caraterística que as torna ideais para a comunicação espacial, juntamente com a sua capacidade de transmitir dados a longas distâncias. Para comunicar com os astronautas na Lua, a ESA utiliza uma rede de antenas terrestres e satélites de retransmissão em órbita à volta da Terra. As antenas na Terra enviam sinais de rádio para os satélites de retransmissão, que depois transmitem os sinais para as antenas na base. Isto permitirá uma comunicação eficiente entre a ESA e o Cosmic Oasis. Projectos anteriores da ESA e da NASA utilizaram a tecnologia de rádio para o mesmo efeito. Embora existam outras tecnologias em desenvolvimento para a comunicação espacial, como a comunicação por laser, as ondas de rádio continuarão a ser o principal método para este fim neste projeto.
Os ventos solares são um fluxo de partículas carregadas que são constantemente emitidas pelo Sol e que têm um impacto significativo na superfície e no ambiente da Lua. A análise destes dados será obtida através da utilização de um dispositivo chamado Solar Wind Ion Reading Device (ou SWORD). Especificamente, o projeto centrar-se-á na análise da carga das superfícies induzida pelo vento solar e dos efeitos nocivos que lhe estão associados. O projeto utilizará simulações em computador para investigar melhor os mecanismos subjacentes a estes fenómenos. Os resultados desta investigação ajudarão a melhorar a nossa compreensão do ambiente lunar e fornecerão informações sobre os efeitos dos ventos solares noutros corpos sem ar do nosso sistema solar, bem como sobre a construção de futuros habitats lunares e marcianos.
Para além disso, o ambiente lunar, com a sua baixa gravidade, flutuações extremas de temperatura e falta de atmosfera e água, apresenta desafios significativos para o cultivo de plantas. Por conseguinte, estudaremos também o crescimento de várias culturas geneticamente modificadas em condições lunares e analisaremos o seu crescimento e rendimento em comparação com culturas não geneticamente modificadas. O projeto irá também explorar o potencial das técnicas de engenharia genética para aumentar a resistência e a adaptabilidade das culturas ao ambiente lunar. Os resultados desta investigação poderão ter implicações significativas para futuras missões de exploração espacial a longo prazo e para o desenvolvimento de uma agricultura sustentável no espaço. Ao compreender o potencial das culturas geneticamente modificadas para a agricultura lunar, podemos preparar o caminho para uma presença humana mais sustentável e autossuficiente na Lua e mais além.
Procedimentos de emergência: Os astronautas devem estar preparados para lidar com emergências como falhas de equipamento, emergências médicas e evacuações.
Formação psicológica: Os astronautas passam longos períodos em isolamento e confinamento. A formação psicológica pode ajudá-los a lidar com o isolamento, a trabalhar sob stress e a manter uma atitude positiva.
Treino físico: Os astronautas devem submeter-se ao treino físico típico da ESA
Formação científica: A operação da SWORD teria de ser possível para os seis astronautas. Seria necessária formação para o seu funcionamento e manutenção.
Por razões de segurança, seria igualmente necessária uma formação sobre o funcionamento do fotobiorreactor, de modo a que um fornecimento constante de oxigénio possa ser rapidamente restabelecido.
Sistemas de suporte de vida: Uma missão lunar exige um habitat autossuficiente que suporte a vida humana. Os astronautas devem ser treinados para operar sistemas de apoio à vida, como a reciclagem de ar e água, a produção de alimentos e a gestão de resíduos
Talaria
Talaria é um modelo de drone de longo alcance, que funciona a partir de energia solar. É um drone polivalente que utiliza um conjunto de braços robóticos para recolher rochas e gelo lunar a longa distância. O drone é operado remotamente a partir da sala de comunicações, com uma transmissão direta de vídeo.
A energia solar e as comunicações de longo alcance permitem-lhe passar longos períodos de tempo fora da base em expedições. O espaço de armazenamento refrigerado localizado na sua parte traseira permite-lhe regressar com materiais alvo como o gelo lunar.
Égide
O Aegis é um modelo de veículo de longo alcance que funciona com uma bateria recarregável. A bateria também pode ser recarregada pelos painéis solares montados no topo do veículo.
É conduzido por uma pessoa, mas até três pessoas podem viver no interior do veículo durante longos períodos de tempo, uma vez que este possui os compartimentos necessários para dormir. Possui um grande stock de oxigénio, bem como de alimentos desidratados (e os meios para os reidratar).
Como o Aegis tem passageiros humanos que não vão usar fatos espaciais, é hermético e blindado para proteger de qualquer tipo de violação.
Iokheira
A Iokheira é um veículo de reconhecimento de curto alcance que pode transportar até dois passageiros. É aberto e permite deslocações muito rápidas e de curto alcance. O veículo desloca-se rapidamente, mas não pode conter carga significativa, sendo utilizado para exploração. Também pode ser usado para transportar SWORD para monitorizar longas distâncias.
Talos
Talos é o foguetão que será utilizado para regressar à Terra. Quando a base estiver montada, as partes do Talos serão impressas individualmente em 3D para construir um foguetão capaz de, em caso de emergência, regressar à Terra se um astronauta ficar comprometido. Como a base é autossuficiente, não há necessidade de trazer provisões da Terra para a base.
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