Team: BENDIS

Categorie: Locul 1 - Statele membre ESA | Locul 1 - Statele membre ESA | Timișoara - România |  Colegiul Național "Constantin Diaconovici Loga"

Descrierea proiectului

2.1.a. Unde v-ați amplasa adăpostul pe suprafața Lunii? 
Aproape de polii lunari

2.1.b. Explicați alegerea făcută la întrebarea 2.1. 
După ce a studiat diverse informații despre Lună, echipa Bendis a decis că cel mai potrivit loc pentru amplasarea taberei noastre lunare ar trebui să fie polul nord al Lunii. Alegerea locației a fost făcută ținând cont de două resurse majore, indispensabile pentru buna funcționare a bazei și care sunt disponibile în cantități mari în această poziție. De asemenea, temperaturile de pe Lună sunt destul de extreme, din cauza lipsei atmosferei. La polul nord, temperaturile se situează în intervalul (-50 grade C, 0 grade C), cu o gestionare mai eficientă. Prima resursă este ICE. Gheața poate fi colectată și topită, supusă analizei, cercetătorii sperând că poate fi potabilă. În acest fel se poate asigura un element vital pentru susținerea vieții pe Lună. Pe de altă parte, supusă electrolizei, apa poate fi separată în oxigen (pentru susținerea vieții) și hidrogen (utilizabil ca și combustibil). A doua resursă valoroasă este LUMINA SOLARĂ. La polul nord, lumina solară este permanentă, astfel încât panourile solare instalate pot produce energie fără întrerupere. Au fost luate în considerare și alte aspecte. În această regiune a Lunii, misiunile anterioare au indicat prezența unor tuburi de lavă, apărute în primele etape ale vieții lunare. Aceste tuneluri pot fi folosite de astronauți ca adăpost temporar, asigurând protecție împotriva meteoriților și o temperatură cvasi-constantă de -20 grade C, până la construirea bazei lunare. După aceea, tunelurile pot fi folosite în continuare ca depozite.

2.2.a. Unde ați construi adăpostul: la suprafață sau în subteran? 
La suprafață

2.2.b. Explicați opțiunea dumneavoastră la întrebarea 2.2.
Baza va fi amplasată pe suprafața Lunii pentru a evita săpăturile la scară largă. De asemenea, plasând-o pe suprafața Lunii, timpul de construcție a clădirii va fi redus semnificativ. Cel mai bun loc ar putea fi, de exemplu, un crater suficient de mare. În acest fel, baza este cumva protejată de pereții craterului. Trebuie construită o intrare în crater. Un alt avantaj al amplasării taberei într-un crater este acela de a oferi un scut minim de protecție împotriva condițiilor lunare. De asemenea, oferă variații de temperatură relativ mici, fiind plasată la umbra pereților craterului. Un astfel de loc, situat la polul nord al Lunii, este un candidat perfect, oferind acces permanent la lumina solară, care poate fi direcționată printr-un sistem de oglinzi prin crater.

3.1. Care va fi dimensiunea taberei dvs. lunare?
Tabăra este compusă din cinci module, unite prin tuneluri care le permit astronauților să treacă de la un modul la altul. Ne-am străduit să proiectăm baza astfel încât să fie cât mai compactă posibil și să ofere în același timp confort. Reactorul nuclear are un diametru de 10 metri și este amplasat în afara taberei propriu-zise, pentru a-i feri pe cât posibil pe locuitori de iradiere. Sera este cel mai mare dintre module, având 20 de metri în diametru. Dormitorul, unul dintre cele mai mici module, are un diametru de numai 13 metri, fiind totuși suficient de spațios pentru 4 astronauți. Modulul de depozitare este, de asemenea, ceva mai puțin spațios decât celelalte, având 15 metri în diametru, în timp ce centrul de comandă are 10 metri în diametru. Tunelul care asigură intrarea în bază și cel cu intrarea în reactor au o lungime de 8 metri, deoarece includ o cameră de depresurizare. Celelalte tuneluri au o lungime de 4,75 metri. Amprenta efectivă a bazei, fără generatorul (situat în afara bazei), este de aproximativ 1056 de metri pătrați (similar unui pătrat cu latura de 32,5 metri). O zonă separată, de asemenea, în afara bazei, este umplută cu panouri solare și acoperă un pătrat cu latura de 31 de metri, ceea ce înseamnă aproximativ 960 de metri pătrați. Am estimat 496 de panouri solare.

3.2.a. Câte persoane va putea găzdui tabăra dvs. lunară? 
3 - 4 astronauți

3.2.b. Explicați opțiunea dumneavoastră la întrebarea 3.2. 
Estimările noastre sugerează că, pentru mai mult de 4 persoane, ar fi nevoie de mai multe sere, module de locuit și mult mai multă electricitate, care sunt doar extensii ale unei tabere mai simple care poate găzdui patru persoane. De asemenea, trebuie să ținem cont de consumul de hrană, apă și oxigen pe persoană și de gestionarea deșeurilor. Ca atare, am realizat doar prima etapă a eforturilor noastre de colonizare a Lunii. Noi module pot fi construite oricând și conectate la cele mai vechi, oferind posibilitatea unei extinderi nelimitate.

3.3.a Ce resurse locale ale Lunii ați folosi? 
Gheață de apă
Regulit (sol lunar)
Lumina soarelui

3.3.b. Explicați opțiunea dumneavoastră la întrebarea 3.3.
Vă sugerăm să folosiți toate tipurile de resurse locale în timp ce locuiți în tabăra lunară. Regolitul va fi folosit în majoritatea clădirilor ca principal material de construcție. Acesta poate fi extras cu ajutorul unei lame lunare, apoi poate fi depozitat și utilizat ca materie primă pentru imprimarea 3D. Ulterior, regolitul poate fi folosit pentru a obține cantități mici de apă și va fi folosit pentru a cârpi fisurile și găurile din structuri. De asemenea, poate fi folosit pentru a extrage metale și minerale. Gheața de apă este un alt material care va fi extras cu ajutorul Lunar Blade. Baza fiind amplasată la Polul Nord al Lunii, este o resursă accesibilă. Bucățile subțiri de gheață obținute prin această tehnică pot fi topite în apă, apoi pot fi folosite fie ca atare, fie supuse electrolizei pentru a obține oxigen (necesar pentru respirație) și hidrogen (combustibil foarte puternic). Lumina soarelui va fi principala sursă de energie pentru bază. Această sursă de energie nu este aproape niciodată întreruptă (cu excepția cazului în care are loc o eclipsă). Sistemele de oglindire combinate cu panouri solare pot fi folosite pentru a capta mai multă lumină și pentru a crește cantitatea de energie produsă.

3.4. Explicați cum intenționați să vă construiți proiectul pe Lună. Trebuie să includeți informații despre materialele și tehnicile de construcție pe care intenționați să le folosiți. Evidențiați caracteristicile unice ale proiectului dumneavoastră. 
Tabăra noastră lunară va fi construită în întregime din sol lunar. Săparea este dificil de executat din cauza accelerației gravitaționale scăzute de pe Lună. Potrivit specialiștilor NASA, un dispozitiv care poate fi folosit cu succes pe Lună este lama de excavare lunară. Cu un astfel de dispozitiv, se poate face terasarea pentru clădirile taberei. De asemenea, este util pentru eliminarea prafului lunar din întreaga zonă a taberei, pregătirea mediului pentru poziționarea panourilor solare, a zonelor de aterizare și împingerea acestuia până la limitele bazei. Regolitul săpat urmează să fie folosit de o imprimantă 3D pliabilă de dimensiuni mari pentru construcția modulelor și a canalelor de legătură. Am decis să folosim o construcție modulară, deoarece este ușor de extins și minimizează pierderile de materiale și resurse în cazul unor influențe externe asupra taberei. Structura de dom geodezic pe care am adoptat-o pentru fiecare modul este durabilă, autosustenabilă, iar fețele sale triunghiulare pot fi ușor de înlocuit în caz de deteriorare. Am acordat o mare atenție suportului de viață pentru tabăra noastră. În jurul serei, am proiectat sistemul de purificare a apei. În jurul bazei avem colectoare de vapori. Apa, oxigenul și electricitatea sunt transportate printr-o rețea de cabluri și tuburi în jurul modulelor. O parte din apă este combinată cu nutrienți și este folosită pentru creșterea plantelor, în interiorul serei.

3.5. Descrieți și explicați designul intrării în Tabăra Lunii.
Intrarea în tabăra de pe Lună va consta într-un canal hexagonal cu două camere. Oxigenul din prima cameră va fi aspirat în restul bazei pentru a preveni orice pierderi și pentru a maximiza cantitatea de apă pe care o putem produce. Apoi, astronautul va deschide ușa asemănătoare unui submarin pentru a intra în prima cameră. După ce a intrat în cameră, va închide ușa și va începe procesul de stabilizare a presiunii. Odată cu stabilizarea presiunii, cea de-a doua ușă a celei de-a doua camere se va deschide, permițându-i astronautului accesul în Moon camp. Același sistem, cu o cameră de depresurizare, este folosit pentru intrarea în Bateria nucleară.

3.6. Explicați modul în care tabăra lunară asigură protecția astronauților.
Fiecare modul din proiectul nostru va avea forma unui dom geodezic. Elementele triunghiulare ale domului sunt rigide din punct de vedere structural și distribuie tensiunea în întreaga structură, ceea ce face ca domurile să poată rezista la sarcini și impacturi foarte mari. Domurile geodezice ale modulelor vor avea o grosime medie de un metru, astfel încât asteroizii de dimensiuni mici să nu poată trece cu ușurință prin ele. De asemenea, fiecare modul, cu excepția serei, va fi acoperit cu sol lunar pentru o protecție suplimentară împotriva variațiilor de temperatură, radiațiilor solare și a impacturilor mecanice. Grosimea și acoperirea cu sol ar trebui să creeze o structură puternică, care să nu se poată prăbuși sau deteriora în general. Canalele de conectare de formă hexagonală vor avea uși la ambele capete, astfel încât, în cazul în care unul dintre ele este deteriorat, ambele uși să fie închise și pierderea de oxigen să fie redusă. După cum s-a menționat într-o secțiune anterioară, întreaga zonă a taberei lunare trebuie curățată de praful lunar, deoarece cele mai mici mișcări pun praful în mișcare. Acesta este un pericol real, dacă granulele fine de praf lunar se vor depune pe panourile solare (reducând suprafața de recepție a panourilor) sau vor pătrunde în bază (provocând, printre altele, probleme respiratorii astronauților).

3.7. Descrieți amplasarea și amenajarea zonelor de dormit și de lucru.
Modulul de locuit este împărțit în două jumătăți. Prima are 4 camere care conțin spații de depozitare, birouri și spații pentru sacii de dormit. Fiecare are în jur de 10 metri pătrați, pe baza unor studii care au indicat acest spațiu ca fiind suficient pentru o persoană. În cea de-a doua jumătate am amplasat baia, mai multe spații de depozitare, un dozator de apă, un cuptor electric, un aparat de exerciții fizice, o trusă de prim ajutor, un sistem de rezervă de susținere a vieții și o zonă de luat masa cu o masă și scaune, care poate fi folosită și pentru depozitare. Astronauții își vor desfășura cea mai mare parte a activităților în seră, la bancul de lucru din centrul de comandă pentru repararea pieselor deteriorate, în timp ce vor utiliza aparatul de exerciții fizice și în timp ce vor efectua cercetări sau diverse sarcini de întreținere.

4.1. Descrieți care va fi sursa de alimentare a adăpostului. 
Panourile solare vor fi principala sursă de energie (cu o eficiență de 22%, generând aproximativ 270 kW/h de energie electrică). Dar există momente în care lumina soarelui nu se întâlnește cu receptorii (eclipse) și, de asemenea, am putea avea nevoie de energie suplimentară. Aici intră în acțiune sursa de energie de rezervă, bateria nucleară. Bateria este o sursă viabilă de energie, dar produce radiații, așa că este mai bine să o folosim doar atunci când este nevoie. O parte din gheața topită poate fi supusă electrolizei și putem obține o altă sursă de energie, hidrogenul, folosit ca și combustibil pentru mașini. Estimăm că utilizarea de energie va fi de aproximativ 220 kW/h și , datorită amplasării în zona cu lumină solară constantă, avem nevoie de o cantitate mai mică de baterii (aproximativ 30 de metri cubi de baterii litiu-ion, care ar trebui să dureze cel puțin 3 zile), folosite doar în situații de urgență.

4.2. Descrieți de unde va proveni apa. 
Apa este un element indispensabil, nu numai pe Lună, ci și pe Pământ, fiind un element vital pentru viața biologică. Baza noastră nu este situată întâmplător pe unul dintre polii Lunii, explorările anterioare demonstrând existența unor cantități mari de apă înghețată în sol. Gheața va fi excavată, topită, sedimentată, filtrată și tratată chimic într-un dispozitiv special amplasat în afara taberei, astfel încât să poată fi folosită de către astronauți nu doar pentru băut, ci și pentru igiena zilnică (spălare, duș, toaletă). Cantități mici de apă pot fi obținute din sudoarea și urina oamenilor. Apa uzată poate fi reciclată, filtrată și reutilizată, atât pentru uzul oamenilor, cât și al plantelor.

4.3. Descrieți care va fi sursa de hrană. 
Una dintre sursele de hrană va fi mâncarea adusă de pe Pământ, pentru primele etape ale așezării în tabăra lunară. Aceasta va consta în conserve și alimente deshidratate. O altă sursă de hrană va fi sera construită pe tabăra lunară, imediat ce aceasta va începe să producă bunuri. Sera este proiectată pentru a cultiva tot felul de plante, în condițiile corespunzătoare. Un modul al taberei este dedicat serei. Aceasta este construită pe trei nivele, interconectate cu tuburi de apă. Tuburile sunt un suport pentru cultivarea plantelor care necesită doar apă cu nutrienți (salată, ierburi aromatice). Pe platformele nivelurilor vor crește plante care au nevoie și de sol (roșii, cartofi, sfeclă). Nivelul intermediar va include, de asemenea, un rezervor pentru cultivarea spirulinei (ca sursă valoroasă de nutrienți).

5.1. Ce ați dori să studiați pe Lună? 
Așa cum era de așteptat, suntem foarte curioși să aflăm secretele Lunii. Așa că am planificat o serie de sugestii de experimente care vor fi executate de echipa de astronauți care va rămâne în tabăra lunară. În perioada inițială, până la construirea bazei, se pot face experimente pe apă, pentru a identifica proprietățile acesteia și pentru a verifica dacă este potabilă. Se pot efectua analize asupra regolitului colectat din diferite zone, pentru a verifica proprietățile acestuia ca material de construcție. Ulterior, se pot face explorări pentru a identifica zonele în care se pot extrage metale sau alte minerale valoroase pentru susținerea construcțiilor de pe Lună. După construirea bazei, se va acorda o atenție deosebită creșterii plantelor, pentru a studia comportamentul și dezvoltarea acestora în condițiile spațiului cosmic, de la sămânță până la stadiul de maturitate și recoltare. Suntem interesați de modul în care cresc plantele în lumină artificială, hrănite cu nutrienți și apă reciclată, fără sau cu o cantitate mică de sol. Proiectarea serei folosește platforme pentru a crește plantele într-o cantitate mică de sol produsă prin compostarea deșeurilor umane. De asemenea, acolo este amplasat un rezervor special pentru cultivarea spirulinei. Ghivece speciale suspendate, conectate la tuburile de apă, sunt folosite pentru cultivarea plantelor direct în apa nutritivă. Alte aspecte care trebuie luate în considerare sunt legate de gestionarea deșeurilor și de transformarea acestora în nutrienți sau materiale care să fie reutilizate. Un alt aspect important este cel referitor la energia produsă pentru a susține viața în tabără. Sistemele de panouri solare trebuie să fie monitorizate cu atenție. Cantitățile de energie produsă trebuie studiate pentru a stoca în mod corespunzător această energie în vederea utilizării ulterioare. Trebuie identificate și studiate sursele alternative de energie. Trebuie orientată observarea prin căderea meteoriților și asupra condițiilor de mediu de pe Lună, inclusiv a radiațiilor. Acest lucru va ajuta la îmbunătățirea proiectării taberei și va identifica cele mai potrivite materiale de utilizat, pentru o protecție maximă a integrității astronauților, a instalațiilor și a echipamentelor. Bineînțeles, trebuie efectuate studii și asupra oamenilor care vor locui în tabăra lunară. Trebuie analizat comportamentul astronauților în cazul unor perioade mai lungi petrecute pe Lună. Trebuie să se aibă grijă atât de aspectele fizice, cât și de cele psihice. Se poate înființa o rețea de rovere, pentru a acoperi suprafețe mari în vecinătatea taberei, pentru a studia mediul înconjurător.

Proiectele sunt create de către echipe și acestea își asumă întreaga responsabilitate pentru conținutul partajat.