In Moon Camp Pioneers hat jedes Team die Aufgabe, ein komplettes Mondlager in 3D mit einer Software ihrer Wahl 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 in ihrem Mondlager beschreiben.
Shanghai Qingpu Senior High School Shanghai-Qingpu China 15, 16 6 / 2 Englisch
3D-Konstruktionssoftware: Fusion 360
In den zweiundsechzig Jahren seit dem Eintritt des Menschen in den Weltraum hat sich die Technologie dramatisch weiterentwickelt. Wir wollen die Erde wieder verlassen, um etwas Größeres zu tun. Um den Mond vollständig zu erforschen und später zu erweitern und langfristig zu bewohnen, wollen wir einige Mondlager errichten, um Astronauten und Wissenschaftler zu versorgen.
Unser Mondlager ist durch eine runde Kuppel geschützt, um die Wärmeabgabe zu verringern. Der Bereich in der Mitte ist unterteilt in einen Forschungsbereich, einen Bereich für die Lagerung von Lebensmitteln, einen medizinischen Bereich, einen Wohnbereich, einen Bereich für die Lagerung von Ausrüstung, einen Pflanzbereich und einen unterirdischen Schutzraum, der die Form einer schräg verbundenen Kugel hat, wobei Stabilität und Zweckmäßigkeit berücksichtigt wurden. Die beiden anderen Bereiche sind die Kernfusion, die Elektrolyse, die Abwasserbehandlung und der Fitness- und Erholungsbereich. Sie sind mit dem zentralen Bereich in Form einer halben Erdnuss verbunden, was die Gesamtstabilität und Sicherheit des Dreiecks verdeutlicht und gleichzeitig voll funktionsfähig ist, um alle Bedürfnisse der drei Astronauten zu erfüllen.
Als Baumaterialien verwenden wir für das Fundament und die untere Ebene des Gebäudes einen Verbundbeton und ein Material auf der Basis von Bornitrid, das aus der Erde stammt. Für den Überbau und die Kuppel werden Memory-Metall und strahlungssicheres Glas verwendet, wodurch das Lager stabil und vor Strahlungseinflüssen geschützt ist.
Wir betreiben genug Technik, um unsere Mondlager mit Wasser, Nahrung, Luft, Treibstoff und Energie zu versorgen und langfristig autark zu sein.
Unsere Forschung konzentriert sich auf Astronomie, Botanik und Geologie sowie auf Experimente auf dem Mond zur Förderung der Wissenschaft.
Unser Ziel ist es, die Wissenschaft voranzubringen, neue Materialien aus der Monderde zu entwickeln und das Mondlager zu einer neuen Heimat zu machen.
Der Mond ist der von der Menschheit am meisten erforschte Planet und damit eines unserer wichtigsten Forschungsziele. Um den Mond vollständig erforschen zu können, müssen wir eine langfristige Besiedlung des Mondes erreichen, d. h. wir müssen Mondlager errichten, um das Überleben der Menschen zu sichern, Sauerstoff zu liefern, Nahrungsmittel zu speichern, Energie zu gewinnen und andere Funktionen zu erfüllen.
Die Teilnahme am Moon Camp wird es uns ermöglichen, unsere Vorstellungen von Mondlagern durch Modellierung zu verwirklichen und dabei mehr über den Mond und die verfügbaren Technologien zur Monderkundung zu erfahren.
Wir wollen in dem Krater ein Mondlager errichten. Die Kriterien für die Wahl des Kraters sind: Erstens, es gibt Eis und Wasser in der Nähe, so dass man durch die Reflexion des Sonnenlichts mit Hilfe eines Spiegels direkt Wasser gewinnen kann. Zweitens, innerhalb des ewigen Tagesgipfels, so dass eine stabile Sonnenenergie gewährleistet werden kann, um die Energieversorgung sicherzustellen. Drittens, in der Nähe der Verwitterungsschicht, denn die Verwitterungsschicht des Mondbodens kann als Rohstoff für Sauerstoff genutzt werden.
Der Bau ist in sieben Phasen unterteilt:
In der ersten Phase wird an einem bestimmten Ort ein Bereitstellungsraum eingerichtet, um den späteren Bau der Basis und den Materialtransport vorzubereiten.
In der zweiten Phase wird der Lander von der Aufenthaltsstation zum Zielort gestartet. Der Lander trägt eine Sonde, wissenschaftliche Erkundungsausrüstung, Kommunikationsausrüstung und Solarpaneele, um die Aufgaben einer Vor-Energie-Station und einer Kommunikationsstation zu übernehmen, eine erste Erkundung des ausgewählten Standorts durchzuführen und die Infrastruktur für den späteren Bau zu unterstützen.
In der dritten Phase wird die Landefähre von der Zwischenstation aus gestartet, und der Mondroboter und die Baumaterialien werden von der Landefähre auf die Mondoberfläche geschickt, und der Verbundbeton wird unter Verwendung des Mondbodens und der mitgebrachten Materialien hergestellt, und der Bau der Hauptstruktur der Basis, der Infrastruktur und der Außenkuppel wird mit Hilfe der 3D-Drucktechnologie durchgeführt, um den Bau der materiellen Landestelle abzuschließen, und die weitere Einrichtung und Wartung aller Arten von Ausrüstung. Zu diesem Zeitpunkt kann die Mondbasis von den Robotern auf der Mondoberfläche transportiert und ausgetauscht werden, so dass ein System zum Austausch von Informationen, Energie und Materialien entsteht, und der anfängliche Informations-, Energie- und Materialfluss zwischen den Rovern der Mondbasis funktioniert.
In der vierten Phase werden das Startsystem für die Mondoberfläche und der Landeplatz eingerichtet, und die Landefähre kann gestartet werden, um den Bereitstellungsraum zu erreichen, um Vorräte zu transportieren und zur Basis zurückzubringen.
In der fünften Phase kehrt die Landefähre mit der internen Ausrüstung der Basis zur Basis zurück, und der anfängliche Einsatz des Roboters auf der Mondoberfläche dient dazu, die Bedürfnisse des Personals zu erfüllen.
In der sechsten Phase soll eine bemannte Mondlandung durchgeführt werden. In dieser Phase werden Astronauten für den Einsatz stationiert, die Installation der internen Ausrüstung und die wissenschaftliche Erforschung der Basis durchgeführt und zunächst eine Mondbasis errichtet. Die Landefähre wird während der bemannten Mondlandung das Rückholfahrzeug tragen und eine Backup-Beziehung mit dem auf der Mondoberfläche konfigurierten Rückholfahrzeug bilden, um das Leben des Personals im Notfall zu schützen.
In der siebten Phase wird die Einrichtung und der Betrieb der Basis von Astronauten abgeschlossen, und es beginnen offiziell wissenschaftliche Forschungsarbeiten und Missionen zur Rohstoffgewinnung.
Während des Bauprozesses müssen Sonden, Mondroboter, verschiedene Arten von Basisausrüstung und Baumaterialien von der Erde transportiert werden, und die Hauptstruktur der Basis wird eine große Menge an Mondboden enthalten, was den Bedarf an Materialtransporten und die Bauzeit verringert.
In Bezug auf die Form, weil die Kuppel und Kuppel Tragfähigkeit und Druckfestigkeit ist stärker als das gleiche Volumen von Gebäuden, nach dem Standort der Mondbasis, wir beabsichtigen, eine Kuppel Struktur über dem Krater zu bauen, um die Auswirkungen von Druckunterschieden zu reduzieren, für plötzliche und unerwartete Situationen, weil die Kuppel Tragfähigkeit stark, kann es Zeit für die Basis zu reagieren und Maßnahmen ergreifen, um unnötige Verluste zu reduzieren.
Was die Materialien anbelangt, so haben wir uns aufgrund der besonderen Umweltbedingungen (Hochvakuum, ultrahohe Temperaturen, ultratiefe Temperaturen usw.) für die Verwendung von Memory-Metall als Skelett entschieden, das in Kombination mit speziellen Betonmaterialien hohen Temperaturen standhalten kann. Zur gleichen Zeit, die Verwendung von strahlungssicheren Glas kann kosmische Strahlen zu filtern, um die Basis von Strahlung Störungen zu schützen, und die in der Regel geschlossen Design kann das Eindringen von Mondstaub in das Innere zu verhindern, um den Fortschritt der wissenschaftlichen Forschung zu beeinträchtigen; das Hauptgebäude des Zentrums wählen wir eine zweischichtige Gebäudewand, die innere Schicht mit speziellen Beton, die äußere Schicht mit Mondboden, stark, kann Druckunterschiede zu widerstehen, kann eine sichere Forschungsumgebung für Astronauten bieten, während die Kontrolle der Wärmeübertragung Bereich, um die Temperatur zu halten, um Wärmeverlust zu verhindern.
Im Hinblick auf die Sicherheit ist geplant, zusätzliche Schutzmaßnahmen an meteoriteneinschlagsgefährdeten Orten zu ergreifen, um Meteoriteneinschläge zu vermeiden, kleine Meteoriten für die Zerstörung und ihre Fragmente für die wissenschaftliche Forschung auszuwählen, Meteoritensammelvorrichtungen für die einschlägige Exploration und Forschung einzurichten, Einleitung von Notfallmaßnahmen im Falle eines sehr großen Meteoriteneinschlags oder eines anderen Unfalls, der für das Mondlager extrem zerstörerisch ist, mit Hilfe einer Trägerrakete auf der Mondoberfläche, die zum Lagrange-Punkt fliegt, wobei die Satelliten die Situation schnell erfassen und Informationen zur Erde senden und die Forscher am Lagrange-Punkt auf eine Antwort von der Erde und ein neues wissenschaftliches Programm warten. Die Satelliten reflektieren schnell die Situation und senden Informationen zur Erde, während die Forscher am Lagrange-Punkt auf eine Antwort von der Erde und ein neues Forschungsprogramm warten.
Für die Wasserversorgung wird zunächst ein Teil des Wassers von der Erde zum Mond transportiert, um das leere Fenster zu füllen, bevor wir in der Lage sind, kontinuierlich Eiswasser zu gewinnen. Die von den Astronauten in ihrem Leben produzierte Abfallflüssigkeit wird dann fraktioniert, gefiltert und andere Schritte unternommen, um einen Teil des sauberen Wassers zu erhalten, und der Rest wird entweder in den Pflanzbereich geleitet oder in den Weltraum abgelassen.
Für die Nahrungsmittelversorgung bauen wir Kartoffeln, Kohl, Brokkoli, Tomaten, Paprika und viele andere Gemüsesorten an und bringen etwas Fleisch in Dosen von der Erde mit. Um die Ernährungsbedürfnisse der Astronauten zu decken.
Für die Luftseite verwenden wir einige aktive Verbindungen im Mondboden als Katalysatoren, um Wasser und Kohlendioxid mit Hilfe künstlicher Photosyntheseverfahren und unter simuliertem Sonnenlicht in Sauerstoff, Wasserstoff, Methan und Methanol umzuwandeln. Der dabei gewonnene Sauerstoff reicht jedoch nicht aus. Die Sauerstoffversorgung stützt sich hauptsächlich auf die Wasserelektrolyse, deren Nebenprodukt Wasserstoff in den Sabatier-Reaktor geleitet wird, um Methan zu erzeugen
Um sich an die lunare Umgebung anzupassen und das Mondlager langfristig mit stabiler Energie zu versorgen, nutzen wir in der Anfangsphase des Lagers Solarenergie. Später verwenden wir aus dem Mondboden gewonnene Komponenten als künstliche Photosynthese-Katalysatoren, um Treibstoff für die Stromerzeugung vorzubereiten, und eine saubere und effiziente Technologie zur Stromerzeugung durch Kernfusion als Notstromversorgung für das gesamte Mondlager. Gleichzeitig speichern wir überschüssige Energie in Batteriepaketen, um mit den meisten der möglichen extremen Wetterbedingungen fertig zu werden und eine sichere Stromversorgungslösung zu schaffen.
Bei den von den Astronauten erzeugten Abfällen handelt es sich hauptsächlich um Urin, Fäkalien und Kohlendioxid. Der Urin wird durch Dampfkompressionsdestillation vom destillierten Wasser getrennt und zum Wasseraufbereitungsmodul geschickt, wo er gefiltert und katalytisch oxidiert wird, um teilweise sauberes Wasser zu erhalten; der Rest der Abfälle und Fäkalien kann als Dünger im Anbaumodul verwendet oder direkt in den Weltraum entsorgt werden. Das Kohlendioxid wird zur Photosynthese in das Pflanzmodul geleitet, und wenn ein Überschuss vorhanden ist, wird er in den Sabatier-Reaktor geleitet, wo er mit Wasserstoff reagiert, um unter Einwirkung eines Katalysators Wasser und Methan zu gewinnen.
Die von den Astronauten produzierten Haushaltsabfälle werden streng sortiert, feuchte Abfälle werden in den Pflanzbereich gebracht; Papierhandtücher, Plastiktüten und andere trockene Abfälle durchlaufen eine Reihe von Schritten wie Komprimierung, Horten usw. und werden dann in die Erdatmosphäre zur Verbrennung gebracht, um die Umweltverschmutzung im Weltraum zu verringern.
Für die Kommunikation nutzen wir die Satellitenrelais-Technologie. Drei Satelliten sind über dem Mond positioniert, so dass jeder Teil des Mondes von mindestens einem Satelliten abgedeckt wird. Wir verwenden das UHF-S-Band, das die Ionosphäre der Erde ohne Ablenkung oder Reflexion durchdringen kann und eine effiziente Mikrowellen-Relais-Kommunikation zwischen den Camps und der Erde sowie zwischen den Camps auf dem Mond ermöglicht.
Für den Transport von Nachschub, wissenschaftlicher Ausrüstung und Personal. Wir verwenden den Lagrange-Punkt im Erde-Mond-Raum, wo sich die Gravitationskräfte der beiden großen Erde-Mond-Körper gegenseitig aufheben und Objekte, die sich an diesem Punkt befinden, relativ ausgeglichen bleiben können. Wir müssen an diesem Punkt nur einen kleinen Schub geben, damit sich das zu transportierende Objekt in die Richtung des Schubs bewegt. Theoretisch gibt es fünf Lagrange-Punkte im Erde-Mond-System, und der von uns verwendete befindet sich in einer Entfernung von etwa 323.110 km von der Erde. Wir starten das Raumfahrzeug zunächst zur Zwischenstation am Lagrange-Punkt, wo wir Treibstoff nachfüllen, und starten gleichzeitig einen Lander vom Mond, der das Raumfahrzeug aufnimmt und das, was wir liefern wollen, von der Zwischenstation zum Mond transportiert. Auf diese Weise müsste das Raumfahrzeug weder Treibstoff für die Mondlandung noch für den Start und die Rückkehr von der Erde mit sich führen, noch müsste es eine Mondlandefähre mit sich führen, die Transportkosten würden erheblich gesenkt, und die Mondlandefähre könnte mehrfach verwendet werden, da der Mond keine Atmosphäre hat.
Die Forschungsarbeiten unserer Gruppe im Mondlager konzentrieren sich auf Astronomie, Botanik und Geologie.
Wir werden Objekte in der Nähe des Mondes und auf der Rückseite des Mondes mit Teleskopen beobachten, und die NASA hat bereits die Möglichkeit vorgeschlagen, ein Observatorium auf der Rückseite des Mondes zu errichten, um die Licht- und Kommunikationsverschmutzung durch die Erde zu vermeiden. Deshalb werden wir auf der Rückseite des Mondes Radioteleskope mit ultra-langen Wellenlängen bauen. Im Vergleich zu astronomischen Teleskopen auf der Erde und in der erdnahen Umlaufbahn hat der Bau von Ultra-Langwellen-Radioteleskopen auf der Rückseite des Mondes enorme Vorteile, darunter: Astronomische Teleskope mit ultralangen Wellenlängen beobachten das Universum bei Wellenlängen von mehr als 10 Metern (mit Frequenzen unter 30 MHZ), was die Ionosphäre der Erde reflektieren kann, die bisher nicht von Menschen erforscht wurde; der Mond fungiert als natürliche physikalische Barriereschicht, die mondgestützten astronomischen Teleskopen hilft, die Auswirkungen von Radiostörquellen von der Erde, der Ionosphäre, erdumkreisenden Satelliten und Funkstörsignalen von der Sonne während der Mondnächte zu isolieren. Daher ist es notwendig, ein Metallgitter mit einem Durchmesser von 1 km anzubringen, um einen kugelförmigen Reflektor mit einem geeigneten Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser zu bilden.
In der Botanik werden wir die von den Mondrobotern gesammelte Monderde und die von der Erde mitgebrachten Pflanzensamen und Setzlinge untersuchen und mit Hilfe von Mikroskopie und chemischen Experimenten herausfinden, ob die Spurenelemente in der Monderde den Pflanzen genügend Energie und Nährstoffe liefern können. Im Wissenschaftslabor kultivieren wir außerdem verschiedene Pflanzensamen im Mondboden, um Pflanzen zu finden, die für das Wachstum auf dem Mond besser geeignet sind. Während des Inkubationsprozesses stellen wir die Samen mit der Monderde in einen Thermostat mit blauem und rotem Licht, um die maximale Wachstumsrate der Samen zu gewährleisten.
Geologisch lassen sich die topografischen Merkmale der Mondoberfläche grob in drei Kategorien einteilen: Hochland, Einschlagskrater im Mondmeer und vulkanische Topografie. Wir werden den Lunar Rover einsetzen, um relevante Proben zu sammeln und die Morphologie der Mondoberfläche und die Verteilungseigenschaften der Materialien auf der Mondoberfläche zu untersuchen, indem wir die drei Arten von Proben von der Mondoberfläche untersuchen: kristallines Eruptivgestein, Brekzien und Mondböden und Glaspartikel.
Darüber hinaus wird der Mondrover im Forschungsbereich entwickelt und hergestellt werden, er wird die Funktion haben, Mondproben zu sammeln, und mit 3D-Druckern, medizinischer Ausrüstung und Lebensmitteln auf dem Fahrzeug ausgestattet sein, um sicherzustellen, dass die Astronauten auf dem Mondrover sowohl arbeiten als auch leben und sich ausruhen können.
Daher werden wir die Astronauten in der Schwerelosigkeit und in der Simulation der Mondumgebung schulen, damit sie sich im Voraus an die Schwerelosigkeit gewöhnen können, um das physiologische Unbehagen zu verringern und die Erkundung im Freien reibungsloser zu gestalten.
Der Mond ist eine extrem gefährliche und unbekannte Umgebung für Menschen, und Astronauten, die dort unterwegs sind, müssen für ihre eigene Sicherheit und die ihrer Kameraden sorgen.
Angesichts einer solch ungewohnten Umgebung müssen die Astronauten großen psychologischen Druck aushalten, um zum Mond zu gelangen, aus der Kapsel heraus zu forschen usw. Um die Mondlandung reibungsloser zu gestalten, werden wir die Astronauten psychologisch betreuen, um den psychischen Druck und das psychische Unbehagen zu verringern, damit die Astronauten die Mission mit einer positiven Einstellung abschließen können.
Der Mond hat viele unerforschte und unerforschte Materialien, und die Astronauten müssen ein gutes Verständnis des Mondes haben, bevor sie zum Mond gehen, und wir werden die Astronauten lernen lassen, die fortschrittlichen Maschinen in den Mondlagern zu benutzen, um die Materialien auf dem Mond zu erforschen und zu untersuchen.
In der Schwerelosigkeit können die Muskeln der Astronauten allmählich verschwinden, bevor sie auf den Mond gehen, werden wir Astronauten, um eine strenge körperliche Ausbildung und eine angemessene Ernährung, um sicherzustellen, dass in der langfristigen Mission, um eine gute Gesundheit und körperliche Stärke zu erhalten.
Zu den Missionen gehören bemannte Raumschiffe, die von der Erde zum Mond fliegen, Trägerraketen zum Nachschub von Vorräten und Materialien, Sonden zur Erkundung der Umgebung und vieles mehr. Im Mondlager können die Astronauten auch kleine Erkundungsroboter in den Gebäuden fernsteuern, um die Erkundung des Mondes voranzutreiben und Proben zu sammeln. Außerdem gibt es Orbitalverbindungen zu verschiedenen Gebäuden, die einen schnellen Transport über große Entfernungen ermöglichen.
Der Mond hat eine geringe Schwerkraft und keine Atmosphäre, so dass wir derzeit das Fahrzeug zur Schubumkehr verwenden können, um das Raumfahrzeug zurück zur Erde zu schicken. In Zukunft können wir auch elektromagnetische Katapultvorrichtungen verwenden, um kleine Raumfahrzeuge und Satelliten zu starten, was schneller und bequemer ist als die direkte Manipulation von Raumfahrzeugen, wiederverwendet werden kann, die Umwelt weniger belastet und sowohl effizient als auch praktisch ist.
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