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Moon Camp Pioneers 2022 - 2023 Projekt-Galerie

 

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.

Epovator

Shanghai Qingpu Senior High School  Shanghai-Qingpu    China 16   6 / 2 Englisch
3D-Konstruktionssoftware: Fusion 360



1.1 - Projektbeschreibung

Wir geben unserem Team den Namen Epovator, eine Kombination aus den beiden Wörtern Epoche und Innovator, was so viel bedeutet wie Epoche-Innovator. Wir nennen unser Mondlager "SECOND FOUNDATION". Der Name stammt aus Asimovs berühmtem Science-Fiction-Buch "Foundation". Damit wollen wir nicht nur an den großen Schriftsteller erinnern, der zur Literatur und Wissenschaft der Menschheit beigetragen hat, sondern auch unsere Entschlossenheit zum Ausdruck bringen, den Mond zu erforschen: Wir wollen auf dem Mond eine zweite Heimat errichten, in der sich die Menschen niederlassen können, und ihn als Transitstation für die Erforschung des Universums nutzen. Aus Sicherheitsgründen wurde der Hauptteil des Lagers in der Lavahöhle errichtet, und nur die notwendigen Erkennungsgeräte und Kommunikationseinrichtungen wurden auf der Mondoberfläche platziert. Wir verwenden einen minimalistischen Dekorationsstil, der zu den zukünftigen Modetrends passt. Die Schale des Sockels ist ein Schmetterling, der unsere Liebe für die natürliche Umwelt der Erde zum Ausdruck bringt. Darüber hinaus ist der Schmetterling in der traditionellen chinesischen Kultur ein Symbol für Schönheit und Freiheit und als "fliegende Blume" bekannt. Das Farbschema ist blau und herbstliches Heung-Gelb. Dies steht im Einklang mit der klassischen chinesischen Ästhetik.

1.2 - Warum wollen Sie ein Moon Camp bauen? Erläutern Sie den Hauptzweck Ihres Moon Camps (zum Beispiel wissenschaftliche, kommerzielle und/oder touristische Zwecke).

Unser Mondcamp soll es Wissenschaftlern ermöglichen, auf dem Mond für lange Zeit wissenschaftliche Forschung, Freilanduntersuchungen und weitere Erkundungen des Universums durchzuführen. Im Camp gibt es Labors für die Weltraumzucht und Weltraumlabors zur Erforschung pflanzengenetischer Probleme und der Auswirkungen verschiedener kosmischer Strahlen auf Pflanzen, zur Analyse von Mondbodenmaterialien, zu physikalischen und chemischen Experimenten in Umgebungen mit geringer Schwerkraft und zur weiteren Erforschung des Weltraums. Darüber hinaus soll das Camp auch die Führung bei der Lösung des Problems des langfristigen Lebens von Menschen auf dem Mond übernehmen. Deshalb. Wir haben einen Verkehrsbereich, einen Unterhaltungsbereich, einen Wohnbereich, einen Pflanzbereich und einen Zuchtbereich eingerichtet, um die materiellen und geistigen Bedürfnisse der Menschen in der abgelegenen Umgebung zu erfüllen.

2.1 - Wo willst du dein Mondlager errichten? Erkläre deine Wahl.

In einer Lavaröhre in der Nähe des alten Vulkangebietes des Berges Marius. Es handelt sich um eine geologische Struktur, die sich auf natürliche Weise im Inneren eines Lavastroms bildet und einem Rohr ähnelt. Ihr Gehäuse dient nicht nur der Wärmeerhaltung, sondern ist auch ein natürlicher Schutz, da es sehr hart ist. Der innere Teil kann das Überleben des Lebens sichern. Der Durchmesser des Eingangs beträgt etwa 65 Meter, und 50 Meter unterhalb des Eingangs befindet sich eine fast senkrechte, horizontale Höhle, die sich nach unten wölbt und zu beiden Seiten ausdehnt. Der Innenraum ist den Angaben zufolge sehr groß. Er erstreckt sich über eine Länge von 50 Kilometern, und einschlägige Analysen deuten darauf hin, dass die Luft im Inneren relativ dünn sein könnte. Dies wird nicht nur beim Bau des Fundaments helfen, sondern auch bei der Lösung der Atemprobleme der Astronauten auf der Basis.

2.2 - Wie wollt ihr euer Mondlager bauen? Überlegen Sie, wie Sie die natürlichen Ressourcen des Mondes nutzen können und welche Materialien Sie von der Erde mitbringen müssten. Beschreiben Sie die Techniken, Materialien und Ihre Konstruktionsentscheidungen.

Das Mondcamp unseres Teams wurde in einer Lavaröhre in der Nähe des alten Vulkangebietes "Mount Marius" errichtet und besteht hauptsächlich aus den Innengebäuden der Lavaröhre und den Außengebäuden rund um die Öffnung der Lavaröhre. Das Hauptbaumaterial des ersteren ist "Mondbeton", gemischt mit lokal gewonnener Monderde und Urin, während das letztere auf "Mondbeton" mit einer Silizium-Magnesium-Aluminium-Legierung als Schutzschicht des Gebäudes basiert. Es ist erwähnenswert, dass alle diese Materialien auf dem Mond gewonnen werden können, wodurch die Kosten für den Transport von Materialien zwischen Erde und Mond eingespart werden.

Der Betonbauprozess gliedert sich in drei Schritte: Zunächst wird auf der Erde eine Charge anspruchsvoller Präzisionsinstrumente hergestellt und dann direkt zum Mond gebracht; im zweiten Teil wird die 3D-Drucktechnologie eingesetzt, um die Hauptstruktur des Lagers mit "Mondbeton" als Rohmaterial zu bauen. Der dritte Schritt besteht darin, die auf dem Mond vorhandenen Mineralien (Si, Al, Mg, Ti, Fe usw.) zu verwenden, um die Schutzschicht des Oberflächengebäudes und den Bau anderer Einrichtungen innerhalb des Gebäudes fertigzustellen.

2.3 - Wie schützt und beherbergt Ihr Mondlager Ihre Astronauten vor der rauen Umgebung des Mondes?

Um dem Problem des Meteoriteneinschlags zu begegnen, ist die Sicherheitseinrichtung für die Mondoberfläche mit einer Laserwaffe ausgestattet, die große Meteoriten effektiv zertrümmern und ihre Bedrohung für Mondlager beseitigen kann. Da sich das Lager fast vollständig in Lavaröhren befindet und die notwendigen Einrichtungen und Ausrüstungen für die Astronauten unter der Mondoberfläche liegen, stellt ein kleinerer Meteoriteneinschlag keine große Gefahr für das Lager dar.
Was das Problem der kosmischen Strahlung und anderer Strahlungen angeht, so verfügt das Lavarohr selbst über eine starke Strahlenschutzwirkung. Wie in der vorhergehenden Frage erwähnt, wird jedoch aus Sicherheitsgründen eine dünne Wand aus einer Silizium-Magnesium-Aluminium-Legierung zur Wand des Lavarohrs hinzugefügt, um die Strahlenschutzwirkung weiter zu verbessern und die Widerstandsfähigkeit des Mondlagers zu stärken.
Angesichts des Problems, dass der Mond ungleichmäßig aufgeheizt ist und es fast keine Atmosphäre gibt, werden am Eingang des Mondlagers doppelschichtige Tore angebracht, um einen stabilen Luftdruck und das Entweichen von Wärme zu gewährleisten. Im Inneren befindet sich ein Zirkulationssystem, das die Atmosphäre, den Druck und die Temperatur relativ konstant hält. Es gibt eine Luftkomponente Überwachungsgerät in der Basis, wenn abnorme, können effiziente Aktivkohle und Zeolith und anderen Materialien zu filtern, reinigen die Luft.

Die Basis verfügt über einen medizinischen Bereich für Astronauten, die sich bei der Arbeit verletzen könnten. Es gibt Röntgengeräte, Kernspintomographen und andere Untersuchungsgeräte, aber auch Schmerzmittel, Nadeln und andere einfache medizinische Geräte, um mit unerwarteten Situationen fertig zu werden. Gleichzeitig kann ein Monat-zu-Boden-Kommunikationssystem in der Basis eine sofortige Kommunikation sicherstellen und bei medizinischen Problemen, mit denen die Astronauten nicht zurechtkommen, Kontakt mit Experten am Boden aufnehmen.

3.1 - Wie wird Ihr Moon Camp den Astronauten einen nachhaltigen Zugang zu den Grundbedürfnissen wie Wasser, Nahrung, Luft und Strom ermöglichen?

Wasser: Auf der Oberfläche des Mondes gibt es beträchtliche Süßwasservorkommen. Das Camp ist mit einem bionischen Mondrover ausgestattet, der Mundeis aufnehmen und zur Basis zurücktransportieren kann. In der Zwischenzeit kann die Dampfkompressionsdestillation im Camp zur Aufbereitung von Urin verwendet werden, und die Umkehrosmose-Membranprozessoren können zur Reinigung von Wasser, das durch die Transpiration von Pflanzen in Anbaugebieten entsteht, sowie von sanitären Abwässern und von lunarem Wassereis für das menschliche Überleben eingesetzt werden.

Nahrung: In der Anfangsphase ihrer Existenz aßen die Astronauten vakuumversiegelte Nahrung, die von der Erde transportiert wurde. Wenn die Pflanzen im Anbaupark reif sind, können sie Gerichte nach gesunden Rezepten kochen, z. B. ballaststoffhaltige Früchte, vitaminreiches grünes Blattgemüse und eiweißreiche Hülsenfrüchte. Darüber hinaus züchtet das Camp auch Tenebrio molitor, der sich von den Pflanzen im Anbaugebiet ernährt. Er kann reichhaltige Proteine liefern, die das Problem des Fleisches in der späteren Zeit nach einer entsprechenden Behandlung lösen können.

Luft: Es gibt eine gründliche Luftzirkulation und ein Filtersystem. Sauerstoff wird im Wesentlichen auf zwei Arten erzeugt. Anfänglich verbrannten die Astronauten von der Erde transportiertes Natriumchloratpulver, um große Mengen Sauerstoff zu erzeugen. Nachdem eine große Menge an flüssigem Wasser durch ein Wasserrecyclingsystem gewonnen wurde, kann Sauerstoff durch Elektrolyse von Wasser gewonnen werden.

Elektrizität: Die beiden wichtigsten Arten der Stromerzeugung sind die photovoltaische und die thermische Stromerzeugung. Der Hauptbrennstoff für die thermische Stromerzeugung sind Haushaltsabfälle und Wasserstoff, der durch elektrolytische Reaktion von Wasser erzeugt wird. Gleichzeitig sind das Laufband und das Fahrrad im Sportbereich mit kleinen Stromerzeugungsanlagen ausgestattet. Die gesamte Energie wird im Speicher der zentralen Ressourcensteuerung für eine rationelle Ressourcenplanung konzentriert.

3.2 - Wie wird Ihr Mondcamp mit dem Abfall umgehen, den die Astronauten auf dem Mond produzieren?

Exkremente: Wir werden Methan sammeln, das durch die Fermentierung von Astronautenausscheidungen entsteht, sowie Harnstoff, der durch Urin im Prozess der Dampfkompressionsdestillation für die Biogasenergieerzeugung oder die Aufbereitung von Wasserressourcen produziert wird.

Atmungsaktive Abfälle: Das ausgeatmete Kohlendioxid wird zunächst mit Hilfe der derzeit ausgereiften Technologie der festen Amine absorbiert und konzentriert und dann teilweise in den Pflanzbereich für die Photosynthese geleitet. Der Rest nimmt an der Reduktionsreaktion der Methanisierung teil, um Methan und Wasser zu erzeugen, das dann erneut elektrolysiert wird, um Sauerstoff zu regenerieren.

Papierabfälle: Verwenden Sie die Altpapieraufbereitungsanlage im Camp, um Recyclingpapier zu verarbeiten.

Andere Abfälle: Um die Weltraumumgebung zu schützen, werden Abfälle wie Plastikprodukte nicht im Lager in den Weltraum entsorgt, sondern zentral gelagert, in ein Vakuum gepresst und bei der Rückkehr des Raumschiffs in die Atmosphäre verbrannt.

3.3 - Wie wird Ihr Mondlager die Kommunikation mit der Erde und anderen Mondbasen aufrechterhalten?

Wir haben beschlossen, den Relaissatelliten "Queqiao", der in der Umlaufbahn des Erde-Mond-L2-Translationspunktes läuft, für die Signalweiterleitung zu verwenden, um die Erde-Mond-Kommunikation zu vervollständigen, wodurch eine hohe Signalabdeckung erreicht wird. Die Kommunikation zwischen den Mondbasen wird über UHF-Funk erfolgen, da eine große Menge an Mondstaub die Signalübertragung stören würde, während die im UHF-Frequenzband ausgestrahlten Signale eine starke Durchdringung aufweisen und weniger durch Klimaveränderungen beeinträchtigt werden. Die Endgerätetechnologie ist ausgereift, was die Kommunikation auf der Mondoberfläche erleichtern kann. Gleichzeitig können wir auch Micius nutzen, Chinas ersten Satelliten für quantenwissenschaftliche Experimente im Weltraum. Er kann die Entfernungsgrenze durchbrechen und die Kommunikation zwischen Mond und Erde mit Hilfe der Quantenkommunikationstechnologie realisieren. Aufgrund des verschränkten Zustands der Quantenkommunikation kann er nicht nur die Unmittelbarkeit der Kommunikation gewährleisten, sondern auch die Sicherheit der Informationen sicherstellen.

4.1 - Welche(s) wissenschaftliche(s) Thema(e) würde(n) im Mittelpunkt der Forschung in Ihrem Moon Camp stehen? Erläutern Sie, welche Experimente Sie auf dem Mond durchführen wollen (z. B. zu den Themen Geologie, Schwerelosigkeit, Biologie, Technologie, Robotik, Astronomie usw.).

Das Hauptthema und der Forschungsschwerpunkt unseres Camps ist die Frage, wie das langfristige Überleben des Menschen in einer Umgebung mit geringer Schwerkraft gesichert werden kann. Um dies zu erreichen, ist unser Lager mit verschiedenen hochwertigen und hochentwickelten Geräten ausgestattet, um wissenschaftliche Forschung in verschiedenen Bereichen und Aspekten zu betreiben. Was die Geologie betrifft, so ist unsere Basis mit einem Detektor für die Zusammensetzung des Mondbodens und einem Elektronenmikroskop ausgestattet, um die auf dem Mond vorhandenen Materialien eingehend zu untersuchen. Wir versuchen auch, Monderde als Material für den 3D-Druck zu verwenden, um die teuren Transportkosten für Baumaterialien zu sparen. Im Bereich der chemischen Energie verfügt die Basis über eine kleine Vakuumzentrifuge, um die Auswirkungen der Zentrifugalbewegung auf die Effizienz elektrolytischer Reaktionen in der niedrigen Schwerkraft des Mondes zu untersuchen. Dies trägt zur Verbesserung der Energieeffizienz bei und schafft die Grundlage für eine langfristige menschliche Besiedlung in der Zukunft. Im Bereich der Biologie gibt es nicht nur Anbauflächen, auf denen das Wachstum von Nutzpflanzen der Erde im Mondboden untersucht werden kann, sondern auch professionelle Versuchsfelder für die biologische Kultivierung zur genetischen Veränderung und Veredelung in der einzigartigen Umgebung der geringen Schwerkraft des Mondes, um sich an die Pflanzumgebung des Mondbodens anzupassen. Diese Studien haben erhebliche Auswirkungen auf die künftige Erforschung des Weltraums. Was die Astronomie betrifft, so nutzt das astronomische Teleskop in unserem Camp die günstigen Bedingungen auf dem Mond, mit weniger Interferenzen, einer stabileren Umgebung, einer bequemeren Datenübertragung und einer längeren kontinuierlichen Erfassungszeit. Es wird angenommen, dass das Teleskop in unserem Camp uns helfen wird, das weite Universum zu erforschen.

5.1 - Was würden Sie in Ihr Astronautentrainingsprogramm aufnehmen, um die Astronauten auf eine Mondmission vorzubereiten?

Training der Ausdauer und Anpassungsfähigkeit bei Übergewicht. Es soll die Astronauten in die Lage versetzen, während des Auf- und Abstiegs eines Raumfahrzeugs große Überbelastungen zu ertragen und wach zu bleiben;

Training der vestibulären Funktion. Es wird hauptsächlich verwendet, um die vestibuläre Funktion von Astronauten zu trainieren, die Stabilität der vestibulären Funktion zu verbessern und das Auftreten der Reisekrankheit im Weltraum zu verhindern;
Aufpralltraining bei der Landung. Simulation der Aufprallumgebung von zur Erde zurückkehrenden Raumfahrzeugen, um die Aufprallresistenz der Astronauten zu stärken und verschiedene Schutzmaßnahmen zu untersuchen.
Training im neutralen Auftriebstank. Bereitstellung einer simulierten Schwerelosigkeitstrainingsumgebung für Astronauten, die für das Training der außerelektronischen Aktivitäten der Astronauten geeignet ist, insbesondere für außerelektronische Aktivitäten wie außerelektronisches Gehen, außerelektronische Montage und Wartung;
Training für Auslandseinsätze. Theoretisches Lernen wird mit praktischem Betriebstraining kombiniert, das sowohl Einzelbetriebstraining als auch Programmtraining umfasst, z. B. Trainingssimulation des Kabinenausstiegsprogramms, Virtual-Reality-Training und Training zur Fehlererkennung, -beurteilung und -verarbeitung.
Das psychologische Qualitätstraining gliedert sich in vier Teile. Der erste Teil ist ein umfassendes Training, das hauptsächlich die psychologische Stabilität der Astronauten in der schlechten Umgebung trainiert; der zweite Teil ist ein professionelles psychologisches Training, das darauf abzielt, negative Emotionen wie Nervosität, Gereiztheit und Angst zu lindern; der dritte Teil ist das psychologische Kompatibilitätstraining, um das stillschweigende Verständnis zwischen den Astronauten zu verbessern, damit sie die Arbeit besser ausführen können; der vierte Teil ist das Bildertraining, das es den Astronauten ermöglicht, alle Vorgänge des Mondlandungsprozesses in einem entspannten Zustand zu simulieren, um Fehler im realen Betriebsprozess zu reduzieren und die Sicherheit zu erhöhen.

5.2 - Welche Raumfahrzeuge wird Ihre zukünftige Mondmission benötigen? Beschreiben Sie die Fahrzeuge in Ihrem Moon camp und überlegen Sie, wie Sie zur und von der Erde reisen und neue Ziele auf der Mondoberfläche erkunden werden.

Derzeit wird die neue Generation der Langer-Marsch-9-Trägerrakete der Volksrepublik China entwickelt, die den Anforderungen der bemannten Erkundung des Mondes in naher Zukunft voll gerecht werden kann.

Das Fahrzeug im Mondlager war ein von meinem Team entwickelter Rover. Der Rover nutzt Solarenergie als Hauptenergiequelle und Biogas, das aus den Haushaltsabfällen des Lagers erzeugt wird, als Hilfsenergiequelle. Er hat eine garantierte Reichweite und eine beträchtliche Transportkapazität.

Neue Ziele für die Erforschung der Mondoberfläche sollen weitere Lavaröhren und die Rückseite des Mondes erkunden. Die Lavaröhre ist ein idealer Ort für den Bau einer zukünftigen Mondbasis und von großem Wert für die menschliche Erforschung. Auch die weniger erforschte Rückseite des Mondes ist ein lohnendes neues Ziel.