Mond_Lager

Moon Camp Pioneers-Galerie 2021-2022

In Moon Camp Pioneers hat jedes Team die Aufgabe, mit Fusion 360 ein komplettes Mondlager in 3D zu entwerfen. Sie müssen auch erklären, wie sie die lokalen Ressourcen nutzen, die Astronauten vor den Gefahren des Weltraums schützen und die Wohn- und Arbeitseinrichtungen beschreiben.

Team: Queen Cells

郑州轻工业大学附属中学  河南省郑州市    China 19, 18   6 / 3   Erster Platz - Nicht-ESA-Mitgliedstaaten


Externer Viewer für 3d-Projekt

Beschreibung des Projekts
  • Queen Cells Base ist der erste Schritt der Menschheit auf dem Weg zum Mond. Wie der Name schon sagt, ist dort die Königin. Ihre Bedeutung besteht darin, dass unabhängig davon, wie groß die Basis in Zukunft ausgebaut wird, die Queen Cells Base zweifellos das Zentrum ist, um sicherzustellen, dass unsere Basis ein organisches Ganzes bilden kann, das sich an die zukünftige Mondumgebung anpasst. Der Hauptzweck der Queen Cells Base ist die wissenschaftliche Forschung. Sie ist ein Ort für die Erforschung und Nutzung lunarer In-situ-Ressourcen, wie z. B. die Gewinnung von Helium-3, die Gewinnung und Nutzung von Titan und Eisen.
  • Wir haben die Basis in einen Wohn- und einen Arbeitsbereich modularisiert, und der Arbeitsbereich ist in kleine Kabinen unterteilt, um den Betrieb der Basis und die normalen Lebensaktivitäten der Astronauten aufrechtzuerhalten.
  • Bei der Innengestaltung werden wir von der Farbe und dem Layout ausgehen, um die Astronauten zu entlasten und gleichzeitig das Konzept des Smart Home einzuführen, damit die Basis intelligenter und automatisierter wird.
  • Was die Energie betrifft, so entwerfen wir einen Solarflügel aus faltbarem Papierfilm, der auf dem Mechanismus des metamorphen Faltpapiers basiert, und verwenden einen PID-Algorithmus, um die Faltung des Solarflügels aus faltbarem Papier durch einen Motor in Kombination mit einer Laserentfernungsmessung genau zu steuern. Es verhindert die Beschädigung durch Mondstaub und Temperaturunterschiede und verlängert die Nutzungsdauer.
2.1 Wo wollen Sie Ihr Moon Camp errichten?

Wir haben beschlossen, unser Mondlager im Shackleton-Krater auf dem antarktischen Mond zu errichten. Durch seinen Lichtzyklus von 80 % - 90 % können wir den normalen Betrieb der Basis aufrechterhalten. Gleichzeitig bietet sie uns unvergleichliche geografische Vorteile für die Durchführung von Forschungsarbeiten. Erstens befindet sich die Basis im Dauerschatten, und es gibt viel Wassereis, das wir abbauen, erforschen und nutzen können; zweitens gibt es reichlich Bodenschätze, die uns mehr Möglichkeiten bieten, unsere Basis zu erforschen und zu bauen; drittens ist der Temperaturunterschied freundlicher als am Äquator; viertens steht etwa 120 Kilometer von hier entfernt der etwa 5 Kilometer hohe Mount Marabert, der die beste Wahl für das Erde-Mond-Relais ist.

2.2 Wie wollen Sie Ihr Mondlager bauen? Beschreiben Sie die Techniken, die Materialien und die von Ihnen gewählte Konstruktion.

Bei der Konstruktion der Basis verwenden wir die bionische Wabenbasis, so dass die Dichte der Gebäudestruktur am höchsten ist, die benötigten Materialien am einfachsten sind, der Nutzraum am größten ist und die Struktur stabil und solide ist; dies ist für den Aufbau der Basis und die spätere Erweiterung förderlich. In der ersten Phase werden wir riesige 3D-Drucker, Roboter, strahlenresistente Kuppelstrukturen usw. zum Mond transportieren. Nachdem wir einen geeigneten Standort gefunden haben, werden wir eine vernünftige Umgestaltung vornehmen, um günstige Bedingungen für den späteren Druck zu schaffen. Zum Beispiel werden wir die Unebenheiten des Mondes ausbessern usw. Danach wird der Roboter die aufblasbare Membran von der Erde aus ausdehnen und dann den Geopolymerbeton mit extremer Umweltbeständigkeit auf die Außenfläche der Membran auftragen (unser Geopolymer besteht hauptsächlich aus Zuschlagstoffen, Zement und Wasser), um eine schützende Rolle zu spielen. Darüber hinaus verwenden wir in der Kuppelstruktur Bariumsilikatglas mit hervorragender Strahlungsbeständigkeit, damit die Astronauten kosmische Phänomene beobachten können. In der zweiten Phase werden wir alle Arten von Ausrüstungsgegenständen zum Mond transportieren, um den Betrieb der Basis aufrechtzuerhalten und so ein perfektes, kontrolliertes ökologisches Sicherheitssystem zu schaffen. In der dritten Phase werden sich zwei Astronauten auf den Mond begeben und das Leben auf dem Mond beginnen. Diese Situation wird nicht lange andauern. Nachdem sich die Basis stabilisiert hat, wird der Wohnbereich weiter ausgebaut, um mehr Astronauten und Wissenschaftler unterzubringen.

2.3 Die Umgebung auf dem Mond ist für die Astronauten sehr gefährlich. Erläutern Sie, wie Ihr Moon Camp sie schützen wird. (maximal 150 Wörter)
  • Je nach den Umweltbedingungen auf dem Mond, etwa die folgenden Fälle: Meteorit, Strahlung, Temperaturunterschied, Mondstaub;
  • Zahlreiche Meteoritenlandungen: Der Bau von Basen in den Polarregionen verringert die Wahrscheinlichkeit eines Meteoriteneinschlags, während Radargeräte in den Basen kontinuierlich die Bedingungen über den Basen erfassen, damit die Astronauten Notfallmaßnahmen ergreifen können.
  • Terroristische Strahlung: Neben der Verwendung von Geopolymeren und strahlensicheren Bariumsilikatgläsern fügen wir auch eine Schicht aus Mondverwitterung über 50 cm hinzu.
  • Extreme Temperaturunterschiede: Die Astronauten halten sich lange Zeit in der Basis auf. In der Basis werden wir die Technologie der konstanten Temperatur verwenden, um eine konstante Temperatur für die Astronauten zu gewährleisten.
  • Mondstaubinvasion: Die interne aufblasbare Membranstruktur und die Luftein- und -auslässe gewährleisten einen konstanten Luftdruck und eine reine Luftzusammensetzung im Inneren der Basis.
2.4 Erläutern Sie, wie Ihr Mondlager den Astronauten zur Verfügung stehen wird:

Wasser
Lebensmittel
Strom
Luft

Da die Wasserversorgung auf der Erde sehr teuer ist, werden Wassereis und mit Wassereis versetzter Boden als Hauptwasserquellen in der Mondbasis verwendet, und das Wasserkreislaufsystem wird als wichtigster Rahmen in der gesamten Basis genutzt. Für die Verwendung von Wassereis wird ein spezieller Mondrover mit Heizbohrer und Heizofen zum Schmelzen von Wassereis eingesetzt. Im täglichen Leben der Basis werden wir Wasser in einem Tank speichern, der den normalen Betrieb der Basis für einen halben Monat aufrechterhalten kann. Gleichzeitig wird die Wasserzirkulationsanlage jede Kabine verbinden und Urin, Schweiß usw. auffangen, um eine Wasserzirkulation zu erreichen.

In der Anfangsphase würden die Astronauten ihre eigene Weltraumnahrung (hauptsächlich Fleisch) von der Erde essen. Nach Fertigstellung des Wasserkulturlabors und des Pflanzbereichs würden die Astronauten Karotten (Vitamin C), Süßkartoffeln (Eiweiß, Fett, Vitamin), Tomaten (Vitamin A), Linsen (Kalium), Sojabohnen (Kalzium, Eiweiß) usw. anbauen.

In unserem Energiesystem verwenden wir zwei Methoden, um uns an die Mondumgebung anzupassen und das Mondlager langfristig mit Energie zu versorgen: ein photovoltaisches Stromerzeugungssystem und ein Brennstoffzellensystem. Die Photovoltaikanlage nutzt die Sonnenenergie tagsüber, um die Basis direkt mit Strom zu versorgen; die Brennstoffzelle arbeitet in der Mondnacht, um die Basis mit Wärme und Strom zu versorgen. Gleichzeitig werden wir ein integriertes Energiemanagement einrichten, um den Gesamtzustand der Basis zu überwachen und die Zeitplanung zu steuern.

Luft ist ein wichtiger Teil des kontrollierten ökologischen und Umweltschutzsystems. Für diese Aufgabe sind einzellige Algen und Sauerstoffkammern zuständig. Sie haben die Fähigkeit, Sauerstoff abzugeben und Kohlendioxid zu absorbieren. Wir verwenden Schmelzflusselektrolyse und Wasserelektrolyse. Der Mondboden oder das Mondgestein wird durch Schmelzelektrolyse erhitzt und geschmolzen und dann elektrolysiert. Der Sauerstoff wird in Form von Blasen aus der Schmelze freigesetzt. Normalerweise kann sauerstoffhaltige Gesteinsmasse bei einer Erhitzung auf 1600 bis 2500 Grad zersetzt werden, um Sauerstoff zu erzeugen. Bei der Wasserelektrolyse werden mehr Wasserressourcen für die Sauerstoffproduktion verwendet.

2.5 Erläutern Sie, was der Hauptzweck Ihres Mooncamps sein wird.

Der Hauptzweck unserer Basis ist die wissenschaftliche Forschung, vor allem die Erkundung, der Abbau, die Erforschung und Lagerung von Bodenschätzen, Helium-3, Wassereis usw. auf dem Mond. Bei der Erkundung der Ressourcen beobachten wir hauptsächlich die Arten, die Verteilung und die Reserven der Ressourcen und bewerten, ob der Abbau wirtschaftliche Vorteile bringt. Nach Abschluss der Erkundung werden die Mondressourcen aufgespürt und ausgebeutet; der Transport der Mondressourcen; die Trennung und Gewinnung der Mondressourcen; die Lagerung der Mondressourcen - eine Reihe von Arbeiten.

3.1 Beschreiben Sie einen Tag auf dem Mond für Ihre Moon Camp Astronautencrew.
  • Um Notfälle auf dem Mond zu vermeiden, werden wir unterschiedliche Zeitpläne für die beiden Menschen aufstellen, und um die Astronauten an das Leben im Weltraum zu gewöhnen, werden wir weiterhin ein 24-Stunden-Tag-System beibehalten. Wir teilen jeden Tag in drei acht Stunden ein. In den ersten acht Stunden ruht sich einer der Astronauten aus. Die zweiten acht Stunden sind die gemeinsame Weckzeit der beiden, die ihre Forschungsergebnisse des Tages mitteilen können. Die dritten acht Stunden sind die Ruhezeit des anderen Astronauten.
  • Gleichzeitig haben wir Smart Home eingeführt. Der Küchenmanipulator kann durch die EEG-Steuerung der Astronauten selbstständig kochen. Intelligente Haushaltsroboter können die Veränderungen von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Sauerstoffkonzentration usw. in der Basis in Echtzeit überwachen. Schlafüberwachung und Maßnahmen zum erzwungenen Aufwachen im Notfall für Astronauten in der Schlafkabine.
  • Die Wachzeit der Astronauten unterteilen wir in feste Arbeitszeiten und freie Zeit:
  • Während einer festgelegten Arbeitszeit übermitteln die Astronauten zu einem bestimmten Zeitpunkt Informationen an die Erde, wie z. B. experimentelle Daten, den Verbrauch von Basismaterial usw., gefolgt von Sicherheitsinspektionen und der Wartung der Ausrüstung in jeder Kabine sowie der ausgehenden Entnahme von Testproben oder der Beurteilung des Tages und der Nacht des Monats, um das Falten von Papiersolarflügeln usw. zu ermöglichen.
  • In der Freizeit gehen die Astronauten zusätzlich zu den drei Mahlzeiten zu einer festen Zeit oft in den Fitness- und Unterhaltungsraum, um dort täglich zu trainieren, z. B. Laufen (Krafttraining für die unteren Gliedmaßen), Fitnessring + VR-Übung (Kombination aus Unterhaltung und Fitness) usw., um zu verhindern, dass der menschliche Körper durch die Mondumgebung Schaden nimmt, und gleichzeitig können sie sich Filme ansehen, die im Cache gespeichert sind. Außerdem können sie im Schlafsaal lesen, Musik hören, mit der Familie videochatten und so weiter.
  • In der Tat ist dies nur eine vorläufige Situation. Wenn die Basis stabil ist, werden wir auf der Grundlage der bestehenden Basis weiter expandieren und planen, Wissenschaftler, Maschinenbauingenieure usw. zu wissenschaftlichen Forschungszwecken auf den Mond zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Rolle der Queen Cells Base noch größer sein.

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