Team: BENDIS

Categoria: 1º lugar - Estados membros da ESA 1º lugar - Estados Membros da AEE Timisoara - Roménia  Colégio Nacional "Constantin Diaconovici Loga"

Descrição do projecto

2.1.a. Onde se situaria o seu abrigo na superfície da Lua? 
Perto dos polacos lunares

2.1.b. Explique a sua escolha a partir da pergunta 2.1. 
Depois de estudar várias informações sobre a Lua, a equipa Bendis decidiu que o local mais adequado para localizar o nosso campo lunar deveria ser o pólo norte da Lua. A escolha da localização foi feita tendo em conta dois grandes recursos, indispensáveis ao bom funcionamento da base e que estão disponíveis em grandes quantidades nesta posição. Além disso, as temperaturas na Lua são bastante extremas, devido à falta de atmosfera. No pólo norte, as temperaturas situam-se no intervalo (-50 graus C, 0 graus C), com uma gestão mais eficiente. O primeiro recurso é o ICE. O gelo pode ser recolhido e derretido, sujeito a análise, esperando os investigadores que possa ser bebível. Desta forma, podemos assegurar um elemento vital para o suporte de vida na Lua. Por outro lado, sujeita a electrólise, a água pode ser separada em oxigénio (para suporte de vida) e hidrogénio (utilizável como combustível). O segundo recurso valioso é o SUNLIGHT. No pólo norte, a luz solar é permanente, pelo que os painéis solares instalados podem produzir energia sem interrupção. Outros aspectos foram considerados. Nesta região da Lua, as missões anteriores indicavam a presença de tubos de lava, surgidos nas fases iniciais da vida da Lua. Estes túneis podem ser utilizados pelos astronautas como abrigo temporário, garantindo protecção contra meteoritos e uma temperatura quase constante de -20 graus C, até à construção da base da Lua. Depois disso, os túneis ainda podem ser utilizados como armazéns.

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

2.2.b. Explique a sua escolha para a pergunta 2.2.
A base será posicionada na superfície da Lua para evitar a escavação em grande escala. Além disso, colocando-a sobre a superfície da Lua, o tempo de construção do edifício será significativamente reduzido. O melhor local poderia ser, por exemplo, uma cratera suficientemente grande. Desta forma, a base é de alguma forma protegida pelas paredes da cratera. Deve ser construída uma entrada para a cratera. Outra vantagem de colocar o campo numa cratera é a de oferecer um escudo de protecção mínimo contra as condições lunares. Além disso, oferece variações de temperatura relativamente pequenas, sendo colocado à sombra das paredes da cratera. Tal local, situado no pólo norte da Lua, é um candidato perfeito, oferecendo acesso permanente à luz solar, que pode ser dirigido através de um sistema de espelhos através da cratera.

3.1. Qual será o tamanho do seu Campo Lunar?
O campo é composto por cinco módulos, unidos por túneis que permitem aos astronautas andar de um módulo para outro. Esforçámo-nos por conceber a base para ser o mais compacta possível e, ao mesmo tempo, proporcionar conforto. O reactor nuclear tem 10 metros de diâmetro e está localizado fora do próprio campo, para abrigar os habitantes da irradiação tanto quanto possível. A estufa é o maior dos módulos, tendo 20 metros de diâmetro. O quarto de dormir, um dos módulos mais pequenos, tem apenas 13 metros de diâmetro, sendo ainda suficientemente espaçoso para 4 astronautas. O módulo de armazenamento é também um pouco menos espaçoso do que outros com 15 metros de diâmetro, enquanto que o centro de comando tem 10 metros de diâmetro. O túnel que assegura a entrada na base e aquele com a entrada no reactor tem 8 metros de comprimento, porque inclui uma câmara de despressurização. Os outros túneis têm 4,75 metros de comprimento. A pegada real da base, sem o gerador (localizado fora da base), é de cerca de 1056 metros quadrados (semelhante a um quadrado com um lado de 32,5 metros). Uma área separada, também, fora da base, é preenchida com painéis solares e cobre um quadrado lateral de 31 metros, o que significa cerca de 960 metros quadrados. Estimamos 496 painéis solares.

3.2.a. Quantas pessoas irá o seu Campo Lunar acomodar? 
3 - 4 astronautas

3.2.b. Explique a sua escolha para questionar 3.2. 
As nossas estimativas sugerem que ter mais de 4 pessoas exigiria múltiplas estufas, módulos vivos e muito mais electricidade, que são apenas extensões para um campo mais simples que pode manter quatro pessoas. Também temos de ter em mente o consumo de alimentos, água e oxigénio por pessoa e a gestão de resíduos. Como tal, apenas realizámos a primeira fase dos nossos esforços de colonização na Lua. Novos módulos podem sempre ser construídos e ligados a módulos mais antigos, dando a possibilidade de expansão ilimitada.

3.3.a Quais os recursos lunares locais que utilizaria? 
Gelo de água
Regolith (solo lunar)
Luz solar

3.3.b. Explique a sua escolha para questionar 3.3.
Sugerimos a utilização de todos os tipos de recursos locais enquanto se vive no campo de lua. O Regolith vai ser utilizado na maioria dos edifícios como o principal material de construção. Pode ser extraído utilizando uma Lâmina Lunar e depois armazenado e utilizado como matéria-prima para a impressão 3D. Mais tarde, o regolito pode ser utilizado para obter pequenas quantidades de água e será utilizado para remendar fissuras e buracos nas estruturas. Também pode ser utilizado para extrair metais e minerais. O gelo de água é outro material que vai ser extraído utilizando a Lâmina Lunar. A base a ser colocada no Pólo Norte da Lua, é um recurso acessível. Os finos pedaços de gelo obtidos com esta técnica podem então ser derretidos em água, depois ser utilizados como está, ou ser submetidos a electrólise para obter oxigénio (necessário para respirar) e hidrogénio (combustível muito potente). A luz solar será a principal fonte de energia para a base. Esta fonte de energia quase nunca é perturbada (excepto se houver um eclipse). Os sistemas de espelhamento combinados com painéis solares podem ser utilizados para capturar mais luz, e aumentar a quantidade de energia produzida.

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. 
O nosso acampamento lunar será inteiramente construído a partir de solo lunar. A escavação é difícil de executar devido à baixa aceleração gravitacional na Lua. Segundo os especialistas da NASA, um dispositivo que pode ser utilizado com sucesso na Lua é a lâmina de escavação lunar. Com um tal dispositivo, podemos terraformar para os edifícios do campo. Também é útil para eliminar a poeira lunar de toda a área do acampamento, preparando o ambiente para o posicionamento dos painéis solares, as zonas de aterragem e empurrá-la através dos limites da base. O regolito escavado deve ser utilizado por uma impressora dobrável 3D de grandes dimensões para a construção dos módulos e dos canais de ligação. Decidimos utilizar uma construção modular porque é fácil de estender e minimiza a perda de material e recursos em caso de influências externas sobre o campo. A estrutura geodésica da cúpula que adoptámos para cada módulo é durável, auto-sustentável e as suas faces triangulares podem ser facilmente substituídas em caso de danos. Prestámos muita atenção ao suporte de vida do nosso acampamento. Em redor da estufa, concebemos o sistema de purificação de água. À volta da base, temos colectores de vapor. A água, oxigénio e electricidade são transportados através de uma rede de cabos e tubos em redor dos módulos. Uma parte da água é combinada com nutrientes e é utilizada para o crescimento das plantas, dentro da estufa.

3.5. Descrever e explicar o desenho da entrada para o seu Campo Lunar.
A entrada para o acampamento lunar consistirá num canal hexagonal com duas câmaras. O oxigénio da primeira câmara será aspirado para o resto da base para evitar quaisquer perdas e maximizar a quantidade de água que podemos produzir. Em seguida, o astronauta abrirá a porta do tipo submarino para entrar na primeira câmara. Uma vez que tenham entrado na câmara, fecharão a porta e o processo de estabilização da pressão começará. Com a estabilização da pressão, a segunda porta da segunda câmara será aberta, concedendo ao astronauta acesso ao Moon camp. O mesmo sistema, com uma câmara de despressurização, é utilizado para a entrada na Bateria Nuclear.

3.6. Explicar como o Campo Lunar proporciona protecção aos astronautas.
Cada módulo da nossa concepção terá a forma de uma cúpula geodésica. Os elementos triangulares da cúpula são estruturalmente rígidos e distribuem o stress por toda a estrutura, tornando as cúpulas capazes de resistir a cargas e impactos muito pesados. As cúpulas geodésicas dos módulos terão uma espessura média de um metro, de modo que pequenos asteróides de tamanho não podem penetrar facilmente. Cada módulo, excepto a estufa, será também coberto com solo lunar para protecção extra, contra variações de temperatura, radiações solares e impactos mecânicos. A espessura e a cobertura do solo devem fazer uma estrutura forte que dificilmente pode colapsar ou ser globalmente danificada. Os canais de ligação em forma hexagonal terão portas em ambas as extremidades, de modo a que se uma for danificada, ambas as portas sejam fechadas e a perda de oxigénio seja reduzida. Como mencionado numa secção anterior, toda a área do campo lunar deve ser limpa do pó lunar, porque os movimentos mais pequenos colocam o pó em movimento. Este é um perigo real, se os finos grãos de poeira lunar se depositarem nos painéis solares (reduzindo a superfície receptora dos painéis) ou entrarem na base (causando, entre outros, problemas respiratórios aos astronautas).

3.7. Descrever a localização e arranjos das áreas de dormida e de trabalho.
O módulo vivo está dividido em duas metades. A primeira tem 4 quartos que contêm espaços de armazenamento, secretárias e espaços para sacos-cama. Cada um tem cerca de 10 metros quadrados, com base em estudos que o indicaram como espaço suficiente para uma pessoa. Na segunda metade colocámos a casa de banho, mais espaços de armazenamento, um distribuidor de água, um forno eléctrico, uma máquina de exercício físico, um kit de primeiros socorros, um sistema de suporte de vida de reserva e uma área de refeições com mesa e cadeiras que também podem ser utilizadas para armazenamento. Os astronautas vão passar a maior parte das suas actividades na estufa, na bancada de trabalho no centro de comando para reparar peças danificadas, enquanto utilizam a máquina de exercício físico e enquanto realizam pesquisas ou várias tarefas de manutenção.

4.1. Descrever qual será a fonte de energia para o abrigo. 
Os painéis solares serão a principal fonte de energia (com eficiência de 22%, gerando cerca de 270 kW/h de electricidade). Mas há momentos em que a luz solar não encontra os receptores (eclipses) e também, podemos precisar de alguma energia extra. É aí que a fonte de energia de reserva, a bateria nuclear, entra em acção. A bateria é uma fonte de energia viável, mas produz radiação, pelo que é melhor utilizá-la apenas quando necessário. Parte do gelo derretido pode ser sujeito a electrólise e podemos obter outra fonte de energia, o hidrogénio, utilizado como combustível para máquinas. Estimamos que a utilização de energia será de cerca de 220 kW/h, e , devido à localização em área de luz solar constante, necessitamos de uma menor quantidade de baterias (aproximadamente 30 metros cúbicos de baterias de iões de lítio, que devem durar pelo menos 3 dias), utilizadas apenas numa situação de emergência.

4.2. Descrever de onde virá a água. 
A água é um elemento indispensável, não só na Lua, mas também na Terra, sendo um elemento vital para a vida biológica. A nossa base não está situada por acaso num dos pólos da Lua, explorações anteriores demonstrando a existência de grandes quantidades de água congelada no solo. O gelo deve ser escavado, derretido, assentado, filtrado e tratado quimicamente num dispositivo especial localizado fora do campo, para que possa ser utilizado pelos astronautas não só para beber, mas também para a higiene diária (lavagem, duche, WC). Pequenas quantidades de água podem ser obtidas a partir do suor e urina humanos. A água usada pode ser reciclada, filtrada e reutilizada, tanto para uso humano como para uso vegetal.

4.3. Descrever qual será a fonte alimentar. 
Uma das fontes alimentares vai ser a comida trazida da Terra, para as fases iniciais da colonização do campo lunar. Consistirá em comida de lata e comida desidratada. Outra fonte alimentar será a estufa construída no campo lunar, assim que este começar a produzir bens. A estufa está concebida para cultivar todo o tipo de plantas, nas suas condições apropriadas. Um módulo do acampamento é dedicado à estufa. É construído em três níveis, interligado com tubos de água. Os tubos são suporte para o cultivo de plantas que apenas necessitam de água com nutrientes (alface, ervas aromáticas). As plataformas dos níveis cultivarão plantas que também necessitam de terra (tomates, batatas, beterrabas). O nível intermédio incluirá também um tanque para o cultivo de spirulina (como uma fonte valiosa de nutrientes).

5.1. O que gostaria de estudar na Lua? 
Como era de esperar, estamos muito curiosos sobre os segredos da Lua. Por isso, planeámos uma série de sugestões de experiências a serem executadas pela equipa de astronautas que permanecerá no acampamento lunar. No período inicial, até à construção da base, podem ser realizadas experiências com água, para identificar as suas propriedades e para verificar se é potável. A análise pode ser realizada sobre o rególito recolhido em diferentes áreas, para verificar as suas propriedades como material de construção. Mais tarde, podem ser feitas explorações para identificar áreas de extracção de metais ou outros minerais valiosos para apoiar construções na Lua. Após a construção da base, será dada especial atenção ao crescimento das plantas, para estudar o seu comportamento e desenvolvimento em condições de espaço exterior, desde uma semente até à fase de maturidade e colheita. Estamos interessados na forma como as plantas crescem à luz artificial, alimentadas com nutrientes e água reciclada sem ou com uma pequena quantidade de solo. A concepção da estufa utiliza plataformas para cultivar plantas numa pequena quantidade de solo produzido pela compostagem de resíduos humanos. Além disso, é aí colocado um tanque especial para o cultivo de spirulina. Os vasos especiais suspensos, ligados aos tubos de água, são utilizados para o cultivo de plantas directamente em água nutritiva. Outros aspectos a considerar estão relacionados com a gestão de resíduos e a sua conversão em nutrientes ou materiais a serem reutilizados. Outro aspecto importante é o relativo à energia produzida para sustentar a vida no campo. Os sistemas de painéis solares devem ser cuidadosamente monitorizados. As quantidades de energia produzida têm de ser estudadas a fim de armazenar adequadamente esta energia para utilização posterior. As fontes alternativas de energia devem ser identificadas e estudadas. A observação deve ser orientada através da queda dos meteoritos e das condições ambientais na lua, incluindo a radiação. Isto ajudará a melhorar a concepção do campo e identificará os materiais mais apropriados a utilizar, para a máxima protecção da integridade dos astronautas, plantas e equipamento. Naturalmente, devem ser realizados estudos sobre os humanos que habitam o acampamento lunar. O comportamento dos astronautas deve ser analisado no caso de períodos mais longos passados na Lua. Tanto os aspectos físicos como mentais têm de ser tratados. Uma rede de astronautas pode ser montada, a fim de cobrir grandes áreas nas proximidades do campo, para estudar o ambiente.

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