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 Superior Nacional de Informática de Tudor Vianu Bucareste-Distrito 1 Roménia 17 6 / 2 Inglês
Software de desenho 3D: Blender
O Projeto Selene representa um marco significativo na evolução da engenharia astronáutica moderna, uma vez que visa estabelecer a primeira colónia espacial tripulada na Lua. O principal objetivo do projeto de três fases é criar um habitat lunar autossustentável, centrado na realização de investigação científica. A cratera Shackleton, no Pólo Sul da Lua, foi selecionada como o local ideal para o Moon camp, tendo em conta a abundância de recursos, a cobertura de radiação, a segurança dos habitantes, a qualidade de vida e o valor científico.
Para proteger os astronautas do rigoroso ambiente lunar, o Moon camp será construído sobre o solo, utilizando o regolito fundido como barreira natural contra os micrometeoritos e como isolamento contra as flutuações de temperatura. Para garantir a proteção contra eventos de elevada radiação, o projeto inclui uma sala específica reforçada com paredes de alumínio mais espessas. Para evitar os efeitos nocivos do regolito nos seres humanos e no equipamento, serão utilizados fatos espaciais especiais e sistemas de limpeza.
O Moon camp permitirá que os astronautas tenham acesso sustentável a recursos essenciais como a água, os alimentos, o ar e a eletricidade. A água será obtida através da extração de gelo de água dos pólos e da utilização de osmose inversa, enquanto os alimentos frescos serão produzidos através da combinação da hidroponia com o crescimento de plantas no regolito lunar.
Na perspetiva da nossa equipa, um acampamento lunar representa um ponto de partida na evolução astronáutica moderna. O objetivo final do Projeto Selene é a colonização do habitat lunar. No entanto, para atingir o nosso objetivo, o acampamento lunar teve de ser estruturado em três fases principais.
Devido aos elevados custos de transporte e aos objectivos de investigação, a primeira fase do Projeto Selene consistirá apenas no estritamente necessário para os primeiros colonos, que serão profissionais que irão conduzir a investigação. Durante esta fase, engenheiros e cientistas irão mapear e inspecionar rigorosamente o território lunar para garantir a expansão do nosso Moon camp.
A Fase 2 consiste no alargamento da nossa base e na garantia do desenvolvimento global para os futuros habitantes, enquanto que a Fase 3 envolve a vinda dos colonos da Terra. No final desta fase, o Projeto Selene vai tornar-se uma colónia turística e comercial, mantendo o seu objetivo científico inicial.
Após um estudo exaustivo do ambiente lunar, foi determinado que a localização mais promissora é, de longe, a cratera Shackleton, situada no Pólo Sul. Para decidir, tivemos de analisar um conjunto de factores conclusivos, tais como recursos, cobertura de radiação, segurança e qualidade de vida dos habitantes, e também importância científica. A cratera Shackleton excedeu de longe as nossas expectativas em cada uma das categorias listadas anteriormente, deixando-nos entusiasmados com o que o Projeto Selene pode alcançar se for colocado aqui.
A borda da cratera recebe luz solar durante quase todo o ano, fornecendo ao nosso Moon camp energia solar constante. Para além disso, devido ao interior sombrio da Shackleton, o gelo acumulou-se no seu chão, o que é crucial. Através da eletrólise, uma molécula de água pode ser separada em gases de oxigénio e hidrogénio. O hidrogénio obtido pode ser utilizado como combustível, enquanto o oxigénio é essencial para os residentes. Além disso, as paredes oferecem proteção contra a radiação e o pó lunar, ambos letais.
Planear e construir o acampamento lunar será a parte mais dispendiosa em termos de tempo e recursos de todo o projeto Selene. Assim, é da maior importância que a infraestrutura lunar permita a extração local de materiais e uma transição serena para o fabrico de quantidades básicas com uma autonomia quase completa em relação à Terra. Uma das partes mais preocupantes da construção vai ser a manutenção da estanquicidade do ar dentro dos habitats.
No entanto, uma nova forma de betão a partir do regolito rico em enxofre poderia ser facilmente criada, exceto no que diz respeito à água obrigatória, que será escassa. Outra forma de geotêxtil com uma textura espumosa será necessária para selar as câmaras e criar um ambiente hermético. Como complemento a estes materiais, vai ser utilizado o regolito fundido, um material muito semelhante ao basalto fundido na Terra. Este material é obtido através da fusão do regolito num molde, que é arrefecido lentamente para permitir a formação de uma estrutura cristalina; um processo que é grandemente ajudado pela baixa gravidade da Lua. As vantagens deste material são as suas propriedades de elevada compressão e moderada tração, permitindo que as peças de construção tenham uma resistência à compressão e à tração dez vezes superior à do betão terrestre.
Por conseguinte, as primeiras fases de construção tirarão partido de materiais essencialmente terrestres, construindo a infraestrutura que permitirá a fundição do regolito, um material altamente resistente à erosão e um escudo ideal contra micrometeoritos e radiação.
O nosso acampamento lunar terá de proteger os astronautas contra as muitas ameaças do ambiente lunar: radiação, micrometeoritos, flutuações de temperatura elevadas e poeira lunar.
Ao construirmos a nossa base sobre o solo, utilizaremos o regolito de betão como escudo natural contra os micrometeoritos. Mesmo a profundidades pouco profundas, de cerca de 1 m, o betão lunar pode absorver a maior parte dos raios cósmicos, bem como as partículas solares de menor energia, o que reduzirá drasticamente a quantidade de materiais necessários para a proteção contra as radiações e, consequentemente, o custo da nossa base. No entanto, para garantir a segurança dos astronautas durante eventos de radiação elevada, como as tempestades solares, uma sala específica reforçada com paredes de alumínio mais espessas proporcionará um abrigo mais adequado. Para além disso, graças às suas notáveis propriedades térmicas, o regolito fundido fornecerá também uma primeira camada de isolamento, reduzindo a energia necessária para manter as temperaturas constantes dentro do habitat, apesar das centenas de graus de variação de temperatura no exterior.
Por último, devido à sua estrutura, composta por partículas muito finas e afiadas, o regolito é nocivo tanto para os seres humanos como para o equipamento, mas também é notoriamente difícil de limpar, como ficou demonstrado nas primeiras missões Apollo. Para conseguir uma exposição mínima à poeira lunar, utilizaremos uma combinação de sistemas: Em primeiro lugar, serão utilizados fatos espaciais especiais, ligados diretamente a câmaras de ar, minimizando assim o contacto dos astronautas com superfícies contaminadas. Além disso, a limpeza dos resíduos será efectuada por aspiração de ar, enquanto as partículas dispersas no ar serão captadas pelo sistema de filtragem do ar. Um diferencial de pressão positiva entre a atmosfera da colónia e as câmaras de ar também garantirá que a menor quantidade possível de poeira entre na nossa base lunar. Em segundo lugar, todas as amostras de regolito recolhidas serão colocadas em compartimentos selados e analisadas com luvas, nunca entrando em contacto com o ar limpo da colónia.
Com o equipamento especial necessário devido às altas temperaturas, os astronautas vão poder remover o gelo de água dos pólos. Além disso, vamos produzir água potável saudável utilizando a osmose inversa para remover a maioria dos contaminantes da água, empurrando-a sob pressão através de uma membrana semipermeável. Vamos realizar este processo duas vezes por semana e recolher a água restante num reservatório.
A nossa ideia para produzir alimentos frescos no local envolve uma estufa lunar essencial, onde combinaremos a hidroponia com o cultivo de plantas no regolito lunar, fornecendo assim aos nossos exploradores espaciais os nutrientes tão necessários. Os astronautas fornecerão dióxido de carbono através da respiração e extrairão água para as plantas a partir da sua urina, utilizando o Sistema de Reciclagem de Água. No que diz respeito à hidroponia, realizámos uma experiência análoga no nosso laboratório de Física, estudando os efeitos da relação simbiótica entre as leguminosas e as bactérias Rhizobia fixadoras de azoto na nodulação das plantas, variando variáveis como: cor e intensidade da luz, campo magnético e teor de Rhizobia.
Como decidimos colocar a nossa base perto da borda da cratera Shackleton, no Pólo Sul, vamos beneficiar de luz solar permanente. Depois, vamos armazenar a energia solar em células de combustível, que são mais seguras e mais eficientes do que as pilhas comuns. Estas também armazenarão energia extra para utilização durante os eclipses lunares, evitando também o problema dos eclipses lunares, quando a Terra bloqueia totalmente a luz solar.
Antes de deixarmos a Terra, vamos fazer algumas "provisões" com oxigénio suficiente para os primeiros dias na Lua. Em seguida, processaremos o regolito rico em oxigénio: um método experimentalmente comprovado é a eletrólise do sal fundido, que envolve a mistura do solo lunar a altas temperaturas com cloreto de cálcio e, depois, fazendo passar uma corrente através da mistura, o oxigénio junta-se à volta do ânodo onde é recolhido.
O nosso Campo Lunar vai estar equipado com um sistema especial de gestão de resíduos que será capaz de eliminar todos os resíduos gerados pelos astronautas. Primeiro, todos os resíduos serão separados em orgânicos e não orgânicos, e os resíduos orgânicos serão reciclados em fertilizantes para serem utilizados nos jardins do acampamento. Além disso, os resíduos não orgânicos serão decompostos em pequenas partículas e colocados em contentores selados para armazenamento. Para garantir que os resíduos não contaminam o ambiente lunar, os contentores vão ser colocados numa área designada, longe do acampamento e das suas actividades. Os contentores serão depois recolhidos por um veículo robótico e transportados para um incinerador situado numa zona onde as emissões não causem danos ao ambiente. O incinerador será também equipado com um filtro para garantir que não são libertadas substâncias perigosas.
Para nos mantermos em contacto com a Terra e com outras bases lunares, a nossa colónia dependerá de um avançado sistema de comunicação por satélite. Este sistema permitirá a comunicação bidirecional, permitindo-nos enviar e receber mensagens. Além disso, vamos utilizar uma combinação de rádio de ondas curtas, rádio de alta frequência, comunicações por satélite e comunicações por laser.
Para as comunicações a longa distância, o acampamento vai utilizar uma combinação de sinais de rádio e laser para enviar mensagens através da superfície lunar, enquanto que para as comunicações a curta distância, utilizaremos sinais de rádio e satélite para comunicar com outras bases lunares. A tripulação utilizará também sistemas de transmissão de voz dentro da base, de vídeo e de dados, bem como tecnologia de encriptação de dados, para garantir uma comunicação segura.
Além disso, o sistema vai ser construído para funcionar numa variedade de ambientes, incluindo temperaturas extremas, baixa visibilidade e longas distâncias. Finalmente, o sistema utilizará uma variedade de antenas para garantir que os sinais são enviados e recebidos com a maior precisão possível.
Numa primeira fase, o objetivo do nosso Acampamento Lunar será exclusivamente científico, sendo os tópicos analisados divididos da seguinte forma: Geologia, Baixa Gravidade e Biologia; Astronomia; Robótica e Tecnologia. Para maximizar a eficiência, a nossa deslumbrante tripulação será dividida em departamentos mais pequenos de especialistas: Biólogos, astrónomos, engenheiros ou cientistas ambientais.
Em primeiro lugar, um dos principais objectivos da nossa base envolverá uma combinação entre geologia e biologia, estudando assim a possibilidade de cultivar plantas no regolito lunar. No entanto, a nossa estufa também inclui a experiência de hidroponia, que será levada um passo mais além, examinando a forma como as plantas evoluem no ambiente de baixa gravidade da Lua, em comparação com os nossos lotes de controlo na Terra, como explicado na secção Alimentação.
Escusado será dizer que a construção de um habitat lunar implica diretamente o estudo da faceta astronómica. Por isso, o nosso objetivo é explicar em profundidade a origem e a evolução da Lua e explorá-la em todo o seu potencial.
Sendo o primeiro assentamento humano permanente na Lua, um dos seus principais objectivos será preparar o caminho para a colonização pela humanidade de outros planetas do nosso sistema solar, fornecendo um banco de ensaio preciso para novas tecnologias destinadas à exploração e colonização de novos mundos. Para além disso, o desenvolvimento de sistemas robóticos adaptados ao ambiente lunar é crucial, uma vez que os rovers com bom desempenho são absolutamente necessários para o transporte na Lua.
Em suma, a nossa equipa motivada irá certamente fazer descobertas lunares inovadoras em vários domínios, uma vez que iremos sem dúvida implementar um número crescente de programas de investigação sobre uma vasta gama de tópicos científicos, alguns dos quais ainda não foram investigados. Por exemplo, planeamos aprofundar o estudo de outros temas fundamentais (Física, Bioquímica, Ecologia ou Zoologia) ou mesmo Imunologia (avaliar a transmissibilidade da COVID-19 na Lua).
Para garantir as capacidades da tripulação, terá de haver muitos testes e programas de imersão que vão preparar os cientistas para manter a primeira base de sempre na Lua. Assim, a preparação será semelhante ao treino da ISS, com ênfase no controlo autónomo sem necessidade de comunicar com a Terra.
Haverá formação no local com simulações de missões que preparam a tripulação para as dificuldades que provavelmente encontrarão. Além disso, os participantes também aprenderão a gerir os recursos da base lunar e a desenvolver e partilhar a consciência situacional num ambiente de missão complexo.
Além disso, devem ser acrescentados ao programa cursos sobre o desenvolvimento de melhores capacidades de aprendizagem ativa, protocolos de comunicação e como organizar as chamadas de comm-loop. Assim, seria também necessário discutir as operações relacionadas com o Gateway, incluindo um elemento de tele-operação necessário e uma missão de referência para os locais de aterragem e travessias da superfície lunar.
Além disso, a equipa terá de se familiarizar com a unidade de mobilidade extraveicular de exploração para astronautas. Além disso, haverá uma simulação em que a arquitetura operacional integra a ciência e as operações do rover numa sala de controlo que deverá permitir à tripulação o controlo remoto dos rovers no local.
Por conseguinte, a nossa tripulação terá de participar num programa personalizado de 3 semanas para se habituar totalmente à forma como o Selene vai ser operado e construído.
Para explorar eficazmente as vastas superfícies da Lua, o acampamento lunar disporá de vários tipos de veículos. Assim, haverá dois tipos de rovers autónomos: um concebido para a extração e o transporte de gelo de água, enquanto o outro será utilizado para a prospeção de novos terrenos. Para as missões de longo curso, os astronautas utilizarão também um veículo tripulado. Este deverá estar equipado com um módulo pressurizado capaz de acolher até três pessoas e ser completamente autossuficiente durante vários dias seguidos.
No que diz respeito à viagem de e para a Terra, esta será efectuada em duas fases: Primeiro, os astronautas deixarão a Terra num foguetão que os levará até à órbita lunar. Depois, a cápsula irá encontrar-se com o portal lunar da NASA, onde a tripulação embarcará num lander para chegar à superfície da lua.
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