Team: Moon Gag

Categoria: 2º lugar - Estados membros da ESA 2º lugar - Estados Membros da ESA Barcelona - Espanha  I.E.A. Oriol Martorell

Descrição do projecto

2.1.a. Está prestes a aterrar na Lua. Tem de tomar algumas decisões sobre a localização da sua colónia. Onde localizaria o seu abrigo na superfície da Lua?
Perto dos polacos lunares

2.1.b. Explique a sua escolha a partir da pergunta 2.1.
Pensamos que a melhor localização do local deve ter em conta 4 aspectos principais: - quantidade de energia e como é distribuída ao longo do tempo; - visibilidade com a Terra para comunicações via rádio; - variações de temperatura à superfície; - recursos naturais para a sobrevivência humana. Analisando todos estes aspectos, a nossa escolha está próxima dos pólos. Em termos de energia, locais polares como a cratera de Shakelton (pólo sul) ou a cratera de Philolaus (pólo norte) terão luz solar durante aproximadamente 80% da época (no Equador teríamos 14 dias de luz seguidos de 14 dias escuros, com o risco de ficar sem energia). Ambas estas duas crateras têm 100% de visibilidade, portanto, a comunicação com a Terra poderia ser estabelecida durante 100% da época. Um dos objectivos de estabelecer um Moon camp é a observação do Universo e do Cosmos (ver secção 5.1). Estes observatórios estarão localizados no lado mais distante da Lua (sem comunicação directa com a Terra), mas estabeleceremos ligações de comunicação entre os observatórios e o Campo Base, e do Campo Base para a Terra. Em termos de regulação da temperatura, a nossa proposta é construir o Campo Lunar subterrâneo (ver secção 2.2). Os satélites descobriram tubos de lava, que fornecem protecção contra a radiação de raios cósmicos e meteoritos, e evitariam muitas escavações. Os tubos de lava encontrados principalmente em torno dos postes têm uma temperatura muito estável (de -40 a -20). Além disso, água (em estado sólido, gelo) também foi lá encontrada. A água gelada é bastante profunda, mas também o são os tubos de lava.

2.2.a. Onde construiria o abrigo: na superfície ou no subsolo?
Subterrâneo

2.2.b. Explique a sua escolha para a pergunta 2.2.
Acreditamos que a construção do abrigo no subsolo é muito vantajosa por 2 razões principais: - protecção contra radiações cósmicas e meteoritos; - estabilidade da temperatura. Cavar na lua não seria uma tarefa fácil, pois precisaríamos de trazer os motores de escavação da Terra. No entanto, os tubos de lava foram detectados na Lua por satélites artificiais. Os tubos de lava podem ser muito longos (centenas de quilómetros) e muito largos (de cem metros a um quilómetro). A temperatura no seu interior é muito estável, ao contrário das temperaturas exteriores que variam entre -176 e +250 graus (dependendo da localização: postes ou equador). Estão à volta de -40 graus, que é uma temperatura que os seres humanos podem suportar, com muitas roupas quentes, e com edifícios bem preparados com aquecedores normais. A nossa proposta é a de construir o abrigo num destes tubos de lava. Desta forma estaríamos muito bem protegidos de radiações cósmicas e meteoritos, a temperatura seria muito mais estável e com intervalos "não muito maus" e poderíamos evitar um enorme trabalho de escavação. Um dos objectivos de visitar a lua é a observação do Universo e do Cosmos. O Observatório estaria localizado no outro lado da Lua, para que não houvesse interferência da Terra. O inconveniente é que não terá comunicação directa com a Terra. O nosso observatório será então ligado ao Campo-Base através de ligações rádio e repetidores. E é o Campo-Base que terá comunicação directa com a Terra.

3.1. Qual será o tamanho do seu Campo Lunar?
Um MoonCamp muito grande é um gasto de energia para a produção de oxigénio, estabilização da temperatura, utilização de material, etc. Além disso, o Acampamento Lunar irá reter as pessoas por mais tempo do que o ISS. Por isso, planeamos um tamanho MoonCamp que seja confortável para os astronautas. Os tamanhos das diferentes partes do planeado MoonCamp são fornecidos no modelo 3D em escala Tinkercad. O acampamento em geral pode acomodar as diferentes partes. São elas: - à superfície: - duas entradas (secção 3.5); - os painéis solares; - uma grande estufa; - subterrânea: - a sala de controlo e comando, incluindo armazenamento e consumo de energia (baterias); - os tubos/elevadores de ligação com o exterior; - as áreas habitáveis, incluindo: o áreas de trabalho (laboratórios, escritórios, testes de vegetação), o áreas "recreativas" (saloon, cozinha, ginásio, e recreio) o berçário o áreas de dormir. O MoonCamp construído é uma solução modular que pode ser facilmente ampliada em qualquer altura com a chegada de um novo conjunto de astronautas.

3.2.a. Quantas pessoas irá o seu Campo Lunar acomodar?
Outros

3.2.b. Explique a sua escolha para questionar 3.2.
A nossa proposta de não ter uma equipa grande, porque é dispendiosa, mas também não é uma equipa demasiado curta porque há várias competências que precisam de ser cobertas. Começaríamos com um conjunto de 5-6 astronautas. Deveriam incluir um ou dois médicos, três astronautas com experiência técnico-científica e um no campo da agronomia, de modo a cobrir todas as necessidades do campo. Desta forma, podem estar a salvo perante qualquer adversidade. Além disso, precisamos de pensar que viajar para a Lua leva alguns dias, pelo que a equipa deve ser auto-suficiente. Pensamos que a presença de um médico no Campo Lunar é importante mesmo que tenham contacto directo com a Terra, existem formas de fornecer à Terra os resultados dos testes médicos para que possam ser diagnosticados e a Terra pode prescrever a medicação ou procedimento. É também importante ter pessoas qualificadas nos aspectos técnicos e científicos para o trabalho diário de planeamento, concepção, construção (com a ajuda de robôs obviamente), reparação do campo, realização das experiências científicas, etc. Ao mesmo tempo, a água e os alimentos são uma questão importante que deve ser tratada durante a estadia na Lua. É por isso que consideramos importante incluir um engenheiro agrónomo (ou biólogo ou um especialista em agronomia). Note-se que estamos a construir um Campo Lunar modular, de tal forma que no futuro possa ser facilmente escalado para que mais pessoas vivam na Lua.

3.3.a. Que recursos lunares locais utilizaria?
-Gelo de água
-Regolito (solo lunar)
-Sunlight

3.3.b. Explique a sua escolha para questionar 3.3.
A luz solar seria capturada através de painéis solares e armazenada em baterias como principal fonte de energia. A electricidade seria utilizada para todo o equipamento, luzes ou processo que necessitasse de energia. A utilização do regolito é essencial, pois contém mais de 40% de oxigénio gasoso. Também contém mais de 20% de silício e 10% de ferro, materiais para a construção com impressoras 3D. Cálcio, alumínio e magnésio são também encontrados em rególito e também podem ser utilizados. O oxigénio gasoso poderia ser extraído do rególito por meios físicos/químicos e liquefeito com alambiques para o manter facilmente em tanques. Como a temperatura de condensação do oxigénio é de -182,95oC sob pressão normal, o próprio oxigénio líquido a pressões mais elevadas pode ser utilizado para arrefecer mais oxigénio. O oxigénio armazenado à temperatura ambiente transformar-se-ia em gás. Para a primeira iteração, o oxigénio líquido seria trazido da Terra ou seria obtido através do arrefecimento do oxigénio com electricidade a partir de painéis solares. Graças à ISS, sabemos que uma grande quantidade de água pode ser reutilizada utilizando um sistema de reciclagem. Não sendo 100% eficiente, parte da água da lua encontrada no subsolo também seria utilizada. Uma das razões para ter escolhido os pólos da lua é devido à água encontrada em estado sólido. O nosso deve ser um projecto sustentável, não extraindo constantemente água e oxigénio para manter o equilíbrio da lua. Teremos água e oxigénio alternativos: um sistema de reciclagem da água; e algas spirulina capazes de gerar oxigénio suficiente para um humano numa sala de 8 metros quadrados.

3.4. Explique como planeia construir o seu projecto na Lua. Deve incluir informação sobre os materiais e técnicas de construção que planeia utilizar. Realce as características únicas do seu projecto.
Primeiro, os robôs serão enviados para a Lua para descobrir a localização ideal onde começar a construir a base. Uma vez completada uma estrutura básica de abrigo, uma nave espacial com tripulação será enviada com um módulo habitável para continuar a construção. As áreas habitáveis subterrâneas serão construídas em primeiro lugar utilizando módulos pré-construídos enviados da Terra. Uma vez terminado, o primeiro módulo habitável será utilizado como um abrigo de emergência. Mais tarde, o resto do projecto será construído. Uma vez concluído o projecto de construção, seriam enviados robôs para o lado escuro da lua, a fim de escolher o local adequado para o observatório. Instalar-se-iam repetidores para enviar o sinal áudio e vídeo gravado pelos telescópios para a base. A base seria composta por duas áreas principais, a interior e a exterior: No exterior, haveria a entrada, painéis solares e antenas de comunicação, assim como o observatório. Embora o observatório esteja localizado mais longe da base, no lado escuro da lua, os repetidores para o MoonCamp ligam-no à base. Diferentes módulos comporiam o interior. Duas entradas diferentes seriam construídas como uma medida de segurança. Além disso, haveria uma estufa com várias plantas para fornecer oxigénio e alimentar os astronautas com uma dieta diversificada e equilibrada. As tubagens ligariam a estufa a um tanque onde o oxigénio seria armazenado, e utilizado nos módulos conforme necessário. Também as baterias, o tanque de água, ligado ao sistema de reciclagem de água, e uma impressora jumbo 3D para construir as peças necessárias.

3.5. Descrever e explicar o desenho da entrada para o seu Campo Lunar.
Uma parte importante do desenho é a entrada. A entrada deve isolar o exterior com o interior do Campo Lunar, em termos de temperatura, composição do ar (oxigénio) e pressão do ar. Isto é tão importante que propomos uma redundância por razões de segurança. Ao mesmo tempo, deve ser bem protegido contra meteoritos. Propomos uma abóbada no extremo exterior da cadeia de entrada. O cofre estará em condições exteriores. Irá proteger um elevador que será localizado no interior do cofre. O elevador funcionará como a primeira fase de descompressão, principalmente redundante e por razões de segurança. Não será utilizado em condições normais. O astronauta irá para dentro do elevador totalmente equipado como se estivesse no exterior. O elevador descerá para o interior do campo, através de um tubo longo que pode ser de algumas centenas de metros, dependendo da profundidade do tubo de lava. Uma vez no tubo de lava, haverá uma câmara de descompressão completa, onde o astronauta estará completamente vestido ou despido com o vestido de astronauta. Esta é a câmara que será totalmente adaptada às condições interiores ou exteriores (dependendo se o astronauta está a entrar ou a sair). Também por razões de segurança, com as condições extremas da Lua e a profundidade dos tubos de lava, deverão existir 2 entradas completamente preparadas. No caso de uma das entradas ser danificada, os astronautas poderiam utilizar a segunda.

3.6. Explicar como o Campo Lunar proporciona protecção aos astronautas.
A construção dos módulos subterrâneos protege os astronautas contra a radiação. A radiação pode causar esterilidade ou cancro, pelo que o subsolo proporciona uma protecção elevada. Também protege contra as condições extremas de temperatura e pressão. A temperatura à superfície é extremamente variável (entre -150C ou -160C até cerca de 250C, embora um pouco mais constante nos pólos do que no equador), mas 100 metros no subsolo é muito mais estável. Verificou-se que no interior dos tubos de lava a temperatura está entre -10oC e -40oC. Um sistema de aquecimento elevá-la-ia a uma temperatura confortável sem um grande consumo de energia. Outra questão importante é a pressão. As condições de quase vácuo da pressão na Lua não permitiriam mais de 8 segundos de vida para um humano. As nossas veias iriam explodir em cerca de 8 segundos. Portanto, a pressão precisa de ser regulada para a pressão equivalente na atmosfera terrestre. Estando dentro do Campo Lunar estaremos também protegidos de possíveis impactos de meteoritos, que são bastante frequentes.

3.7. Descrever a localização e arranjos das áreas de dormida e de trabalho.
Concebemos uma estrutura modular para 6 pessoas, replicável tantas vezes quantas as necessárias. A área de trabalho seria no rés do chão (ou primeiro andar), a maior, composta por:

- Área de controlo e comando: onde estará o centro de comunicação com a Terra, incluindo o comando das antenas à superfície que têm ligação direta ao controlo terrestre; controlo das diferentes partes e sistemas das áreas do acampamento lunar (reciclagem de água, baterias, tanques de oxigénio, etc.).

- Laboratório: onde realizaremos as diferentes experiências científicas, incluindo o laboratório de crescimento alimentar, e onde trataremos os dados adquiridos;

- Armazém para armazenamento, de modo a manter uma grande quantidade de provisões que possam assegurar uma longa estadia no Campo Lunar. O segundo andar incluirá um ginásio, uma sala de estar, uma cozinha e um berçário (que poderá incluir uma sala de operações robótica no futuro). Os armários serão utilizados para guardar objectos mais leves, para evitar que flutuem devido à baixa gravidade. Também seriam utilizadas tiras de velcro, como na ISS. A área de dormir seria no terceiro andar, com quartos de dormir (um para cada astronauta, uma vez que planeamos longas estadias na Lua) e duas casas de banho.

4.1. Descrever qual será a fonte de energia para o abrigo.
A principal fonte de energia seria a energia solar. Uma das principais razões para estar localizada nos pólos lunares é precisamente a energia solar (ver secção 2.1). Os pólos lunares têm entre 80 e 100% de luz solar, dependendo da latitude e da elevação do ponto exacto na Lua. Esta é uma grande vantagem de estar localizado nos pólos. Cobriremos o exterior do Campo Lunar com painéis solares. O número de painéis solares dependerá do número de pessoas no acampamento. Como mencionado na secção 3.2, começaríamos com um conjunto de 5 ou 6 astronautas. Toda a estrutura do campo seria modular, assim como os painéis solares, uma vez que o número de painéis solares pode ser escalado em função do número de pessoas no campo. Os painéis serão controlados a partir da sala de controlo dentro do campo, para que possam estar sempre a apontar o sol (como os girassóis) e recolher o máximo de energia possível. As baterias serão colocadas no subsolo dentro dos tubos de lava. As baterias tendem a ser muito grandes, mas não há problemas de espaço, pois os tubos de lava são muito largos e extremamente longos. As baterias estarão também dentro de uma sala, por razões de temperatura.

4.2. Descrever de onde virá a água.
Graças à ISS, sabemos que uma grande quantidade de água (~97%) pode ser reutilizada utilizando um sistema de reciclagem. No entanto, não é 100% eficiente, pelo que parte da água da Lua, encontrada no subsolo, também seria necessária. Uma das razões para ter escolhido os postes lunares deve-se à água encontrada em estado sólido, gelo (explicado na secção 2.1). Vamos localizar um tanque de água perto das baterias e junto ao tanque do sistema de reciclagem de água. No entanto, como mencionado em diferentes secções, queremos construir um projecto sustentável, pelo que pretendemos utilizar a água da Lua o mínimo possível. Não podemos extrair água de forma constante, sem afectar o equilíbrio da Lua. Consequentemente, é fundamental um sistema de reciclagem de água em primeiro lugar, e um abastecimento de água alternativo. Provavelmente, precisaríamos de trazer água da Terra sempre que tivéssemos uma nave espacial da Terra trazendo também alguns pés e provisões (material, etc.).

4.3. Descrever qual será a fonte alimentar.
Com o projecto auto-sustentável em mente, pensamos que a principal fonte alimentar deveria ser da câmara de crescimento alimentar construída no Campo Lunar. O principal tipo de alimentos cultivados na câmara de crescimento alimentar serão vegetais (embora também se possa pensar em insectos). A carne estritamente necessária (em caso de falta de proteínas das possíveis plantas capazes de crescer) teria de ser trazida da Terra. Da Terra precisaremos de trazer as sementes ou mesmo talvez as plântulas para garantir o seu crescimento e crescimento mais rápido. A câmara de crescimento dos alimentos será localizada perto da superfície. A razão é tentar utilizar a luz solar directamente, tanto quanto possível. Terá um cofre invertido e transparente para recolher a luz do sol. No entanto, terá também uma cobertura mesmo à superfície da Lua, em caso de presença de meteoritos.

5.1. O que gostaria de estudar na Lua?
Gostaríamos de utilizar a Lua para os seguintes objectivos:

- A observação do universo e do cosmos, a partir do lado distante da Lua. O lado mais afastado da Lua é um local perfeito para a observação do cosmos graças à não contaminação da luz e à ausência de atmosfera, em comparação com as observações a partir da Terra.

- Experiências científicas: Há uma série de experiências que podem ser realizadas na Lua (tal como na ISS), devido às diferentes condições da Lua em comparação com a Terra, como uma gravidade muito menor. Podemos fazer experiências em corpos humanos (outra razão pela qual é interessante ter um médico na equipa), ou em plantas.

- Plataforma para viagens extra-planetárias: A Lua é um trampolim perfeito para a exploração de outros planetas do sistema solar, como por exemplo Mart. Uma vez que a gravidade é apenas um sexto da gravidade da Terra, as naves espaciais maiores poderiam ser facilmente lançadas da Lua, com menor consumo de energia. Já estão em curso algumas investigações para se poder lançar utilizando propulsão eléctrica, tendo já sido realizados alguns testes.

- Turismo: no futuro, a Lua poderá ser utilizada como um local turístico. A ISS já está a ser preparada para receber turistas a bordo. Da mesma forma, a Lua também poderia ser um local turístico que poderia ser visitado por prazer. No entanto, os turistas teriam de ser previamente submetidos a uma formação exaustiva e teriam de respeitar muito o trabalho que está a ser realizado no acampamento lunar durante a sua visita. É de salientar que seriam umas férias muito caras!

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