En Moon Camp Pioneers, la misión de cada equipo es diseñar en 3D un campamento lunar completo utilizando el software de su elección. También tienen que explicar cómo utilizarán los recursos locales, protegerán a los astronautas de los peligros del espacio y describirán las instalaciones para vivir y trabajar en su campamento lunar.
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Software de diseño 3D: Fusion 360
Nuestro campamento lunar cuenta con un área de control general, un área de vivienda, un área experimental, un área de plantación, etc. El área de control general puede controlar y detectar la situación de toda la base, y recordará a los astronautas que revisen el equipo cuando esté dañado. La zona habitable cuenta con un dormitorio, un comedor, un gimnasio y una sala médica. Las cápsulas para dormir del dormitorio proporcionan un entorno confortable para los astronautas. Los astronautas pueden hacer ejercicio en el gimnasio, y la sala médica puede examinar a los astronautas y administrarles tratamiento. La zona experimental cuenta con dos laboratorios, donde se realizan experimentos antigravitatorios y de ciencias de la vida. La zona de cultivo está construida en la segunda planta de la base para facilitar la luz diurna, y hay dos salas de cultivo, hidropónica y de cultivo en tierra, para proporcionar abundante comida a los astronautas. También habrá estaciones energéticas para recoger y almacenar energía solar y nuclear, y un rover lunar que permitirá a los astronautas viajar y estudiar la Luna.
El entorno de la Luna es muy limpio, con microgravedad, sin contaminación, sin campo magnético y sin atmósfera, por lo que es adecuado para llevar a cabo experimentos en ciencias físicas y de la vida, experimentos de nuevas tecnologías, síntesis de nuevos materiales, investigación y producción de productos biológicos especiales, especialmente algunos productos especiales que no pueden producirse en masa en la Tierra. Los experimentos de baja gravedad en la Luna también podrían sustituir a los experimentos de microgravedad en algunas estaciones espaciales. Además, puede establecer una base de investigación científica ideal para la observación e investigación de muchas disciplinas básicas, así como una base de producción ideal para el desarrollo de materiales especiales y productos biológicos.
Planeamos construir nuestro campamento en un cráter, y tomamos como modelo un antiguo cráter de impacto con un borde circular llamado cráter Koblenz en el hemisferio sur de la cara oculta de la Luna. El pequeño cráter que rodea este lugar es adecuado para la construcción de expansión, y el volumen interior de este foso es grande, y la superficie del fondo del foso es plana y fácil de construir. La temperatura a la sombra del cinturón del cráter es estable, en torno a los 17 grados centígrados, justo dentro del rango confortable.
La primera etapa: Un cohete lanzado desde tierra transportará los componentes del edificio (hechos de polímero reforzado con fibra de carbono y fibra de vidrio) y los robots ensamblados para empalmarlos en la Luna. El campamento estará formado por pequeñas habitaciones para resistir los frecuentes terremotos de la Luna. Primero se construirá la zona de vivienda humana y después se ampliará la zona relacionada con la investigación científica.
Fase 2: Se ha creado el entorno vital y los materiales de construcción restantes se procesarán utilizando suelo lunar. Pueden extraerse metales y fibras de vidrio para ampliar el alcance del campamento mediante impresión 3d.
El entorno espacial se caracteriza por una gran diferencia de temperatura, un ambiente próximo al vacío, una fuerte radiación y el viento solar.
Gran diferencia de temperatura: El suelo lunar tiene un aislamiento térmico muy bueno, que puede utilizarse como material aislante de la superficie de la base lunar. Y un nuevo traje espacial termostático".
Fuerte radiación: El regolito lunar (suelo) se acumula en el refugio para protegerlo de la radiación.
Viento solar (genera una carga eléctrica a sotavento del borde del cráter): Construir una base en el ecuador de la Luna y alimentar una base lunar con una central nuclear.
Agua:En la fase inicial, era más conveniente extraer oxígeno y agua del hidrógeno líquido de la Tierra y del suelo lunar. El suelo lunar puede reducirse con ilmenita de hidrógeno para producir agua, o simplemente tratarse con electrólisis de sales fundidas para obtener oxígeno y luego reaccionar con hidrógeno líquido para producir agua. O traer una cierta cantidad de agua de la Tierra, y reciclar, para el agua doméstica de los astronautas, incluyendo orina, sudor, heces, etc., puede ser reutilizada a través de un dispositivo único de filtración y purificación. En una fase posterior, se puede desarrollar hielo de agua en el Polo Sur de la Luna. Si se emite radiación, como la energía solar, en el hielo de agua, éste se evaporará y, después de recogerse, el agua podrá extraerse y descomponerse en oxígeno e hidrógeno.
Alimentos: los astronautas podrán comer primero los alimentos que lleven consigo y después los que crezcan tras haber construido un ecosistema en miniatura. La microbiosfera albergará semillas de patata (probablemente un alimento básico para los humanos en la Luna por su fácil almacenamiento y su naturaleza amilácea), semillas de Arabidopsis y tierra (que convertirá la arena lunar en suelo, calentándola y convirtiéndola en una sustancia con multitud de pequeñas protuberancias y surcos que proporcionarán un hábitat a los microbios). A continuación, se añaden microbios y fertilizantes orgánicos para convertir el material en suelo). En la superficie lunar, se colocan los tubos guía de luz, el aire, el agua, etc., y se mantiene la temperatura en el círculo a 1~30℃, así como una humedad adecuada, y se introduce luz natural en la superficie lunar a través del tubo guía de luz, creando un entorno de crecimiento vegetal.
Aire:Producción de oxígeno en el suelo lunar: Hay muchas sustancias que contienen oxígeno en el suelo lunar, entre ellas una gran cantidad de sílice, óxido de plata ferrosa, óxido de calcio, óxido de manganeso y dióxido de titanio. "El oxígeno del suelo lunar puede extraerse mediante electrólisis de fusión. Las principales materias primas utilizadas en la electrólisis de fusión son la ilmenita y el óxido ferroso del suelo lunar. Por cada 100 kilogramos de suelo lunar se pueden producir más de 20 kilogramos de oxígeno. La eficiencia de la producción de oxígeno puede calificarse de muy alta. Además de producir oxígeno, el proceso de electrólisis también produce subproductos como hierro y silicio, que pueden utilizarse en la construcción de bases lunares.
Energía:En la fase actual, el suministro de energía se realiza principalmente a través de la energía solar y, en una fase posterior, nos ayudaremos de la energía nuclear. Vamos a aplicar láminas solares delgadas en la Luna a gran escala. La energía solar se suministra directamente al sistema de iluminación, al sistema de ventilación y a las necesidades de la investigación científica, mientras que la energía sobrante se almacena en dispositivos de almacenamiento de energía de alta eficiencia, como las baterías de iones de litio, evitando el problema energético cuando la Tierra bloquea completamente la luz solar.
(1) Reciclaje de residuos líquidos
El campamento lunar está equipado con retretes relativamente avanzados. El dispositivo bombea la orina directamente y, tras un complejo proceso de destilación y depuración profunda, el agua de la orina se recupera y se purifica hasta alcanzar niveles de agua potable.
Además, el sudor de los astronautas y el vapor de agua exhalado también pueden purificarse y convertirse en agua reciclada potable. Como resultado, la estación puede reciclar el agua, lo que reduce en gran medida la carga del transporte de mercancías, y los residuos líquidos se reciclan eficazmente.
(2) Basura doméstica
La basura doméstica se recoge, se comprime, se almacena y se almacena en una serie de pasos, y luego se transporta a la atmósfera en la nave espacial de carga Tianzhou para su incineración, con el fin de reducir la contaminación espacial.
En primer lugar, cada astronauta dispondrá de una mochila portátil con un sistema de soporte vital con una radio VHF que transmite datos de sonido y biosensores desde el traje a la sala de control principal del campamento lunar, así como una señal acústica desde la sala de control principal al astronauta que lleva el traje. El sistema de comunicaciones de la sala de control principal del campamento lunar envía señales de vuelta a la Tierra utilizando la banda S, una banda de frecuencia ultraalta que puede penetrar la ionosfera terrestre sin desviarse ni reflejarse. Al mismo tiempo, el sistema de comunicaciones de la sala de control principal del campamento lunar también puede utilizar la banda S para enviar señales a otros campamentos lunares y mantenerse en contacto.
En nuestro campamento lunar nos centraremos en la ciencia de la gravedad, la biotecnología y la ecología de la vida. Dispondremos de cuatro gabinetes de laboratorio para nuestros experimentos científicos. El laboratorio científico de gravedad variable proporciona un entorno gravitatorio de alta precisión para completar el estudio de los diferentes efectos de la gravedad y los mecanismos de respuesta de los experimentos de combustión y fluidos en microgravedad. El gabinete de laboratorio de biotecnología está equipado con una variedad de instrumentos avanzados de cultivo celular y detección para el estudio de tejidos biológicos, células, moléculas bioquímicas y otros objetos biológicos a diferentes niveles; La ecología de la vida proporciona un entorno ecológico para el cultivo de plantas y pequeños animales, estudia el impacto del entorno lunar en el crecimiento, desarrollo y metabolismo de los individuos biológicos, y promueve la comprensión humana de la naturaleza de los fenómenos de la vida; La guantera científica y el gabinete de almacenamiento criogénico pueden proporcionar un espacio operativo cerrado y limpio para los experimentos de ciencia espacial. Equipados con brazos mecánicos para operaciones sutiles, pueden ayudar a los científicos a realizar operaciones finas o repetidas, como la inyección de genes, la extracción nuclear, y proporcionar un entorno de baja temperatura para almacenar muestras científicas.
Primero: porque irán a la superficie lunar a recoger suelo lunar y otros materiales para experimentos, entrenarán a los astronautas en compresión, simularán el entorno de ingravidez en el suelo actividad extravehicular y entrenamiento laboral.
En segundo lugar, como los astronautas tienen que realizar comprobaciones periódicas de seguridad de los equipos de la base, les formaremos en teorías profesionales, habilidades operativas y mejoras de simulación relacionadas con los equipos.
En tercer lugar, dado que los astronautas llevan mucho tiempo viviendo en campamentos lunares, para evitar una presión psicológica excesiva sobre los astronautas, les proporcionaremos formación psicológica para garantizar su salud mental.
Cuarto: Los astronautas necesitan tener un físico fuerte para hacer frente a diversas emergencias, por lo que les proporcionaremos formación sobre su forma física.
Las naves espaciales pueden funcionar con rapidez y flexibilidad en la superficie lunar y en el espacio, pueden resistir temperaturas y entornos extremos, y también deben tener suficiente peso de carga y espacio de almacenamiento.
El vehículo del campamento lunar es el Buggy lunar, un pequeño vehículo que puede desplazarse por la superficie lunar y resistir la gravedad y el terreno accidentado de la superficie lunar.
Para viajar hacia y desde la Tierra, se necesitaba una nave espacial que pudiera volar con seguridad y rapidez. Disponer de reservas suficientes de combustible y alimentos, y ser capaz de soportar el duro entorno de calor, radiación y frío del espacio.
Al explorar nuevos destinos en la superficie lunar, podemos utilizar tecnología de teledetección, sondas, etc. equipadas en el vehículo lunar, que pueden ayudarnos a explorar regiones desconocidas de la Luna, recoger datos e imágenes y proporcionarnos más información científica.
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