Equipo Moon Camp Elcano
Este proyecto ha sido desarrollado por los estudiantes Félix Alonso del Real, Alejandro Aragón, Daniel Bolaños, Iker Bollar, Mario Escudero, Elena Flores, Nuria Guerrero, Daniel López, José Manuel Merelo, Valeria Rivas, Domingo Ruiz, Gonzalo San Emeterio y Moisés Torrejón del IES Ciudad de Hércules (Chiclana de la Frontera, España) dentro de la materia de Cultura Científica de 4º ESO durante el curso escolar 2023-24 bajo la coordinación de las profesoras Isabel Salva y Marta Capdevila.
Contacto: msalber292@g.educaand.es / mcapdal771@g.educaand.es
Descripción del proyecto
Llamamos a nuestro Moon Camp “Elcano”, en honor al navegante español que, tras muchas penalidades, logró completar la primera vuelta a la Tierra de 1519 a 1522: una aventura comparable a la llegada del ser humano a la Luna por los retos y logros que ambas han supuesto en la historia de la exploración.
Localización del campamento
En el polo sur de la Luna hay cráteres de impacto a cuyos fondos no llega la luz del Sol y que, además de ser de interés para la investigación sobre los orígenes del sistema solar, presentan agua congelada en su interior. De entre ellos elegimos el cráter Shackleton porque los picos situados en su borde están expuestos a la luz solar de forma casi permanente, mientras que su interior permanece en oscuridad y nos aportará agua y protección. En el borde del cráter colocaremos las placas fotovoltáicas y en el interior del mismo los diferentes módulos del campamento conectados por pasillos herméticos. Fuera de la base, construiremos la plataforma de aterrizaje para el aterrizaje y despegue de naves.
Diseño modular
En una primera fase podremos alojar a 4 astronautas pero progresivamente podrán añadirse y conectarse nuevos espacios para alojar a más personal. Diseñamos el campamento con módulos semiesféricos conectados en forma de estrella y con 2 salidas al exterior por razones de seguridad:
– Módulo central: Cocina/Comedor/Gimnasio/Sala Común: 60m2 útiles (radio semiesfera 4,60m).
A él conectamos el resto de módulos.
– Módulo 1: Garaje: 60m2 útiles (radio semiesfera 4,60m)
Este módulo nos servirá para aparcar los rovers y tendrá salida directa al exterior.
– Módulo 2: Taller/Sala de Control: 45m2 útiles (radio semiesfera 4,10m)
Será el taller de reparaciones y también el centro de control de los paneles fotovoltaicos, telescopios, dispositivos de comunicación con la Tierra y la GATE, etc.
– Módulo 3: Invernadero: 114m2 útiles (radio semiesfera 6,2m)
Para cultivos aeropónicos y algunos hidropónicos.
– Módulo 4: Laboratorio/Enfermería: 25m2 útiles (radio semiesfera 3,20m)
Nos servirá para la realización de los experimentos y también albergará los depósitos cilíndricos para la digestión anaeróbica de las heces y el reactor microbiano para la producción de biomasa a partir del metano. Dispondrá de robots para intervenciones quirúrgicas complejas de emergencia y con salida al exterior.
– Módulo 5: Dormitorio/Aseo: 30 m2 (radio semiesfera 3,40m)
Separado internamente en cabinas privadas con camas horizontales a las que se atarán “sobres de dormir” dentro de los cuales dormirán los tripulantes. También contará con un aseo.
– Pasillos: Tubulares y semiesféricos. Anchura útil de 1,20m (radio semiesfera 1,90m)
Los pasillos dispondrán en sus extremos de puertas herméticas.
Para el bienestar psicológico de los astronautas aprovecharemos la inteligencia artificial y proyectaremos imágenes de un cielo natural terrestre en movimiento y cambiaremos la intensidad y el color de las luces a lo largo del día para marcar los ritmos circadianos. Además reproduciremos sonidos familiares como el murmullo del agua. La elección de diferentes colores y texturas en paredes y mobiliario nos permitirá crear una atmósfera de calidez y relax. La presencia de una mascota robótica, un perro, con el que podamos interactuar y con un tacto agradable para ser acariciado, también contribuirá al equilibrio emocional de la tripulación. La cercanía de la Luna a la Tierra permite realizar videoconferencias con las que mantener el contacto con los seres queridos.
Construcción
Los módulos serán construidos por rovers trasladados desde la GATE junto con las cúpulas desplegables. Sobre ellas, mediante impresoras 3D, los rovers empezarán a construir, con el regolito, una infraestructura en red según el método de “impresión celular” propuesto por la empresa “Foster and partners” en colaboración con la ESA. Se trata de una estructura ligera pero resistente, que se irá rellenando con más regolito lunar. Las paredes interiores y el suelo irán revestidos con paneles de diferentes texturas y colores. Se utilizará el BSC, un compuesto de múltiples escalas micrométricas formado por regolito y agua ligados por biopolímeros (proteínas fabricadas por microorganismos diseñados genéticamente). Se trata de un material con alta durabilidad, alta resistencia y alta rigidez. Con el mismo método de construcción se elaborarán paneles para la separación interior de espacios y para la construcción del mobiliario. El suelo ofrecerá cierta resistencia para un mayor agarre de los astronautas.
Protección de los astronautas
La ubicación del campamento en el interior del cráter y los módulos recubiertos de regolito protegerán a los astronautas de los peligros por la ausencia de atmósfera: meteoritos, temperaturas extremas y radiación solar. Los pasillos herméticos impedirán la despresurización si hubiera algún problema en alguno de los módulos.
Rutina diaria de los astronautas
Al igual que en la ISS (Estación Espacial Internacional), nuestro campamento se regirá por el huso horario UTC 0.
Como en el gimnasio de la ISS utilizaremos tres máquinas de ejercicio: un ‘Cycle Ergometer’ (bicicleta estacionaria), una caminadora anclada, y el ARED (dispositivo avanzado de ejercicio de resistencia con el que podremos trabajar todos los grupos musculares).
Alimentos
Aunque al principio necesitaremos una dieta envasada, llegaremos a ser autosuficientes y a conseguir las 2800 Kcal que necesita cada astronauta gracias a un invernadero. Los sistemas de iluminación LED con luces de longitudes de onda específicas estimularán el crecimiento de las plantas. Optaremos por cultivos aeropónicos en vertical, que consumen muy poca agua al ir pulverizada en las raíces, aprovechan al máximo el espacio y minimizan el riesgo de plagas. Cultivaremos soja, patata, zanahoria, nabo, trigo enano, fresas y tomates. En 8 torres giratorias de aeropónicos produciremos 960 plantas en diferentes estadios de crecimiento y recolectables entre 10 y 30 días. Seguiremos investigando para encontrar variedades genéticamente modificadas más adecuadas a las condiciones lunares. También tendremos algunos cultivos hidropónicos (berros y algas). Y romperemos la monotonía de las comidas con impresoras 3D de alimentos. Para los astronautas es beneficioso, a nivel psicológico, tanto el disfrutar la comida como el cuidar de las plantas. Los alimentos también pueden ayudar a prevenir enfermedades. La patata, por ejemplo, ayuda a combatir enfermedades cardiovasculares y a reducir la presión arterial, dos problemas que podemos padecer mientras estamos en el espacio.
Agua
Mediante rovers con tanques presurizados recogeremos el hielo del cráter para licuarlo y no perder el agua por sublimación. También extraeremos agua del regolito lunar por filtración o destilación, pero estos son procesos más complejos por las grandes cantidades de suelo lunar que necesitan y por el mayor gasto energético que conllevan. Además recogeremos y depuraremos el agua procedente de la orina y de la respiración, mediante ósmosis.
Electricidad
Construiremos paneles fotovoltáicos con pirita de hierro obtenida del regolito y los instalaremos en el borde del cráter. Una superficie de producción de unas 0’4 hectáreas generará entre 84 y 120 kilovatios. Maximizaremos su rendimiento con un sistema de heliostatos que orientarán la luz solar hacia los paneles. También produciremos electricidad mediante baterías de radioisótopos (protegidas con contenedores de plomo reforzado) y mediante celdas de combustible (que convierten directamente la energía química (2 H2 + O2 → 2 H2O) en electricidad, agua y calor. Los rovers funcionarán con paneles solares y celdas de combustible.
Aire
En los domos habitables crearemos una atmósfera respirable. El oxígeno lo producirán las plantas y algas del invernadero, que aprovecharán el CO2 de la respiración de los astronautas y el agua de su orina para la fotosíntesis. Además, el hierro y el titanio del suelo lunar nos permiten catalizar la electrólisis del agua extraída del propio regolito(en hornos a alta Tª) y, así produciremos, por varios procesos industriales, oxígeno, hidrógeno y metano a partir de la radiación solar y del CO2 exhalado por los astronautas. En estos procesos obtendremos subproductos sólidos ricos en sílice y metales que, a su vez, serán recursos útiles en la exploración lunar.
Desechos humanos
Las heces de los astronautas las descompondremos anaeróbicamente con microorganismos en pequeñas torres cilíndricas de 120x10cm ( según tecnología desarrollada por la Universidad de Pensilvania). El metano obtenido nos permitirá cultivar la bacteria Metilococcus capsulatus en un reactor y producir biomasa rica en proteínas y grasas que será comestible para los astronautas o para insectos que decidamos criar en un futuro.
Para solucionar la eliminación de los desechos menstruales necesitaremos seguir investigando. Además, el estudio de las bolsas de basura dejadas por las misiones Apolo nos permitirá saber cómo la exposición a las condiciones de la superficie lunar ha afectado a las bacterias presentes en las heces de los astronautas y a su descomposición. Y así encontrar nuevas soluciones a la eliminación y/o aprovechamiento de nuestros residuos. En los trajes espaciales necesitaremos recolectar los desechos con mejores soluciones que los pañales, los MAG, para facilitar así las expediciones de varios días fuera de la base.
Elcano Moon Camp Report