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Moon Camp Pioneers 2022 - 2023 Galería de proyectos

 

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.

Aurora

郑州轻工业大学附属中学  河南省郑州市-金水区    China 18, 19   5 / 1 Inglés
Software de diseño 3D: Fusion 360



1.1 - Descripción del proyecto

El objetivo de este campamento lunar es realizar investigaciones científicas, explorar y adquirir experiencia en el establecimiento de una gran base lunar. La investigación científica consistirá principalmente en el estudio del suelo lunar y los minerales lunares y la cartografía de toda la superficie lunar para facilitar la futura construcción. También permitirá la observación de objetos extraterrestres.

En las primeras fases, nos aseguraremos de que la base se establezca y funcione correctamente. A medio plazo, transformaremos la base en una estación de reabastecimiento de recursos, lo que permitirá a los humanos ampliar la base a otras partes de la superficie lunar desde este centro. En las etapas posteriores, reabasteceremos las misiones de exploración del espacio profundo y ampliaremos el alcance de la exploración humana.

Por ello, la base cuenta con excelentes instalaciones habitables y redundancia suficiente para probar muchas tecnologías nuevas y garantizar el sustento de los primeros investigadores lunares. Además, pensando en el bienestar psicológico del personal, hay muchas instalaciones deportivas y recreativas, así como una cámara panorámica para el alivio psicológico directo, que permite a los investigadores ver el paisaje terrestre y a sus familiares y amigos de forma inmersiva.

1.2 - ¿Por qué quieres construir un campamento lunar? Explique el objetivo principal de su campamento lunar (por ejemplo, fines científicos, comerciales y/o turísticos).

En la primera fase, queremos construir la base como base de investigación científica, el punto más importante es probar la tecnología de construcción de bases lunares a gran escala. En una etapa posterior, se transformará en una estación de reabastecimiento de recursos de la superficie lunar in situ, utilizando principalmente el rico suelo lunar y los recursos minerales de la Luna para realizar el suministro de recursos, y ampliar gradualmente la estación de recursos como centro para suministrar recursos a las bases y estaciones espaciales lunares tripuladas de otras regiones, lo que les permitirá liberarse del problema de los recursos de supervivencia y realizar plenamente la recolección de minerales, la investigación científica y otros trabajos; Además, la estación de reabastecimiento de recursos también puede utilizarse para misiones de exploración del espacio profundo para Además, la estación de reabastecimiento de recursos también puede utilizarse para misiones de exploración del espacio profundo, ampliando enormemente el alcance de las actividades de exploración humana en el espacio profundo.

2.1 - ¿Dónde quieres construir tu Campamento Lunar? Explica tu elección.

El cráter de impacto Cabeus, en la región polar (29. 42° 83. 88° S), es una zona permanentemente iluminada de los polos lunares, que está expuesta a la luz solar la mayor parte del tiempo y presenta bajas diferencias de temperatura y bajos requisitos para el diseño del aislamiento. Es adecuada como lugar de pruebas para la construcción de bases lunares. También hay zonas permanentemente sombreadas cerca de aquí donde los recursos de hielo de agua pueden ser cosechados y utilizados para la construcción de la base y el uso del personal y la investigación.

La dificultad de construir aquí una base no es muy elevada y resulta adecuado para adquirir experiencia con el fin de garantizar la consecución de los objetivos de exploración. Además, el cráter de impacto Cabeus presenta una clara ventaja en cuanto a la necesidad de recursos hídricos y energéticos, dado que la habitabilidad humana sostenible es la principal preocupación.

2.2 - ¿Cómo piensas construir tu campamento lunar? Piensa cómo puedes utilizar los recursos naturales de la Luna y qué materiales necesitarías traer de la Tierra. Describe las técnicas, los materiales y tus opciones de diseño.

Utilizaremos los dos materiales siguientes:

hormigón geopolímero: las ventajas del hormigón geopolímero sobre el hormigón de cemento son que puede activarse con una pequeña cantidad de excitante para estimular el suelo lunar y requiere menos material cementoso, pero sus desventajas son que el agua de mezcla es escasa, no puede curarse de forma natural y formarse en condiciones de vacío ultraalto en la superficie lunar, todos los procesos de preparación deben realizarse en condiciones selladas y presurizadas, no puede exponerse al entorno lunar hasta que haya desarrollado la resistencia suficiente, y el mantenimiento Las condiciones son más exigentes.

Hormigón lunar autoclavado de mezcla seca: Las principales ventajas del hormigón autoclavado de mezcla seca para la construcción lunar son el tiempo de curado relativamente corto en comparación con el hormigón de cemento, el entorno cerrado de curado en autoclave, que no se ve afectado por influencias externas, y la relativa estabilidad del agua ligada en el producto resultante. Sin embargo, el material cálcico necesario para este proceso debe transportarse desde la Tierra en las primeras etapas, y la cantidad de material cálcico representa 10%-15% de la masa total del polvo, y la cantidad mínima de agua necesaria para la reacción hidrotérmica en autoclave para ligar el agua es de aproximadamente 10% de la masa total del polvo. El proceso de preparación de este material debe estimular la actividad de reacción del suelo lunar bajo presión de vapor saturado para hacer que la mezcla experimente una reacción de síntesis hidrotermal con el fin de obtener resistencia.

2.3 - ¿Cómo protege y da cobijo su campamento lunar a los astronautas frente al duro entorno de la Luna?

        Para empezar, nuestra base tiene una estructura superior e inferior. Para los flujos de partículas de alta energía, podemos ir al segundo nivel de refugio protegido por placas de plomo; para los flujos de micrometeoritos, podemos ir al nivel inferior.

       En segundo lugar, la constelación de satélites de superficie y retransmisión lunar dispone de una amplia gama de equipos de observación que permiten alertar con antelación en caso de peligro.

       En tercer lugar, en caso de que los instrumentos informen de un peligro insoportable para la base, un vehículo puede abandonar la superficie lunar y acoplarse a una estación espacial en órbita lunar.

       Nuestra base también empleará un sistema de defensa activa contra meteoritos, utilizando misiles o cañones antiaéreos para desviar grandes meteoritos de sus órbitas, con la ayuda de una red de observaciones por satélite y radares phased-array. A continuación, los pequeños micrometeoritos se vaporizan mediante conjuntos de láseres.

3.1 - ¿Cómo proporcionará su Campamento Lunar a los astronautas acceso sostenible a necesidades básicas como agua, comida, aire y energía?

Agua: El campamento se abastece de agua mediante suministros complementarios en las primeras etapas y mediante la explotación de los ricos recursos de hielo de agua polar como principal fuente de agua en las etapas posteriores. También hemos construido un sistema de reciclaje de agua para reciclar las aguas residuales.

Alimentación: Los astronautas comerán los alimentos que vienen con los suministros. Además, sintetizaremos almidón a partir de dióxido de carbono derivado del hielo seco polar mediante un sistema piloto de síntesis de almidón.

Energía: En primer lugar, se aprovechará la energía solar mediante paneles solares plegables. En segundo lugar, generación de energía y calor mediante máquinas termoeléctricas de radioisótopos.

Aire: En la superficie de la Luna hay algo de ilmenita (fórmula química FeTiO3) y óxido ferroso (FeO), que pueden utilizarse como materia prima para reacciones. Calentando estos minerales a 1600-2500°C, se puede preparar oxígeno de forma más eficaz.

3.2 - ¿Cómo gestionará su campamento lunar los residuos producidos por los astronautas en la Luna?

Utilizando una bacteria anaerobia, los microorganismos Shewanella, se puede tanto eliminar la basura como generar electricidad. Por ejemplo, los astronautas pueden verter la basura doméstica en un dispositivo que contenga microorganismos, y estos residuos domésticos se convertirán en alimento para los microorganismos. Este prototipo de procesador microbiano es una pequeña caja que pesa unos 2 kilogramos, los dos extremos están conectados al ánodo y al cátodo, la propia caja está dividida en dos partes por una película, los microorganismos actúan como catalizadores de las reacciones electroquímicas, la basura espacial produce electrones libres después del procesamiento, se mueven al cátodo en el bucle, donde interactúan con el oxidante, después de que se produzca la reacción redox, se produce electricidad. Los astronautas pueden almacenar la electricidad generada durante el proceso de oxidación microbiana para utilizarla en la estación espacial. El combustible para el procesador pueden ser servilletas o cualquier otro residuo sólido y líquido biodegradable.

3.3 - ¿Cómo mantendrá su campamento lunar las comunicaciones con la Tierra y otras bases lunares?

A través del satélite de retransmisión para la comunicación, nuestro satélite de retransmisión se encuentra en el punto de Lagrange, en comparación con el satélite de retransmisión terrestre, el satélite de retransmisión es más alto, y el satélite de retransmisión que opera en esta órbita puede mantener un estado relativamente estable y estacionario con la tierra y la luna, por lo que puede ahorrar combustible de satélite y prolongar la vida útil. Se adopta el diseño de mando a distancia de telemetría de reserva multiseguridad, es decir, se preparan varios "teléfonos móviles" para este fin. Los trabajadores de tierra pueden llamar a estos "teléfonos móviles" al mismo tiempo y emitir las mismas instrucciones de telemetría, lo que puede evitar eficazmente problemas como la interrupción de la señal y la transmisión de información inexacta causada por "larga distancia u otros factores desconocidos". También utiliza un transpondedor digital de espacio profundo en banda S. Además, está equipado con una antena paraguas de gran tamaño con distintas velocidades de transmisión.

4.1 - ¿En qué tema(s) científico(s) se centraría la investigación en tu Campamento Lunar? Explica qué experimentos piensas hacer en la Luna (por ejemplo, en los temas de geología, entorno de baja gravedad, biología, tecnología, robótica, astronomía, etc.).

En geología: la investigación geológica en la Luna podría proporcionar una comprensión más profunda de los orígenes, la historia evolutiva y las características tectónicas de la Luna. Por ejemplo, se podrían tomar y analizar muestras de rocas o sondear la estructura interna de la Luna mediante una sonda.

Aspectos de los entornos de baja gravedad: Los experimentos en entornos de baja gravedad en la Luna pueden ayudarnos a comprender mejor los retos y las oportunidades de sobrevivir en el espacio durante largos periodos de tiempo. Por ejemplo, pueden estudiarse fenómenos físicos y químicos en condiciones de baja gravedad, así como evaluar la adaptabilidad de edificios y equipos.

En biología: Los experimentos biológicos en la Luna podrían ayudarnos a comprender la adaptabilidad de la vida en el espacio exterior. Por ejemplo, se podría estudiar la capacidad de los microorganismos para sobrevivir en la superficie lunar y explorar la existencia de otras formas de vida.

Tecnología: Los experimentos tecnológicos en la Luna podrían probar y validar la viabilidad y eficacia de nuevas tecnologías. Por ejemplo, se podría investigar cómo construir instalaciones de producción de oxígeno y agua en la Luna y explorar el uso de nuevas tecnologías como los paneles solares para satisfacer las necesidades energéticas de la infraestructura.

En robótica: Los experimentos robóticos en la Luna podrían ayudarnos a dominar las técnicas de manipulación y movimiento robótico en entornos de baja gravedad. Por ejemplo, se podría estudiar el movimiento y funcionamiento de robots en la superficie lunar y explorar la sinergia entre robots y humanos.

En astronomía: Las observaciones astronómicas que utilizan el entorno de la superficie lunar y la ausencia de atmósfera pueden proporcionar una mejor comprensión de la formación y evolución del sistema solar. Por ejemplo, podrían construirse en la Luna instalaciones de observación astronómica, como la intensidad de la radiación y la temperatura, para llevar a cabo trabajos de exploración en la superficie lunar y estudios de observación de otros cuerpos celestes del Universo.

5.1 - ¿Qué incluiría en su programa de formación de astronautas para ayudarles a prepararse para una misión a la Luna?

Entrenamiento físico:

       Para que los astronautas puedan soportar las tremendas pruebas de aceleración durante el despegue y el aterrizaje, y con el fin de prepararlos para las complejidades de trabajar en condiciones de baja gravedad, y lo que es más importante, para mantenerlos en forma, se incorpora a nuestro programa de entrenamiento un componente de preparación física bastante riguroso.

       Se organizan ejercicios musculares intensos (principalmente en equipos), trabajo diario bajo el agua en trajes simulados de baja gravedad y entrenamiento ocasional de centrifugado y vuelo de aviones para garantizar que sus cuerpos se mantengan a un nivel que cumpla los requisitos de la misión.

Entrenamiento cerebral:

       Se organizan diversos cursos de conocimientos para dotar a los astronautas de los conocimientos necesarios para la misión. Además de los cursos básicos de conocimientos generales, se les imparten diferentes cursos especializados para lograr una división eficaz del trabajo.

       urante la misión.

III. Entrenamiento mental:

       Para los astronautas que trabajan lejos de su planeta natal y en un entorno cerrado durante largos periodos de tiempo, los problemas psicológicos se toman muy en serio. Además de los cursos de psicología, los astronautas tendrán acceso regular a asesores que pondrán a prueba su capacidad para afrontar problemas psicológicos.

5.2 - ¿Qué vehículos espaciales necesitará tu futura misión a la Luna? Describe los vehículos que encontrarás en tu Moon camp y piensa cómo viajarás desde y hacia la Tierra, y cómo explorarás nuevos destinos en la superficie de la Luna.

         Nuestras futuras misiones a la Luna requerirán dos tipos de naves espaciales tripuladas y naves espaciales de carga. Nuestros planes de viaje hacia y desde la Tierra son los siguientes:

       Primero, construir una estación espacial en órbita lunar. Segundo, lanzar una nave espacial de ida y vuelta a la superficie lunar para que se acople a la estación espacial lunar. Tercero, lanzar una nave espacial tripulada Tierra-Luna para que los astronautas puedan trasladarse a la nave espacial de ida y vuelta a través de la estación. En cuarto lugar, se utiliza una nave espacial de ida y vuelta para llegar a la superficie lunar. El proceso de regreso a la Tierra es el inverso de los dos últimos pasos. 

       Las naves espaciales de carga se encargan entonces de transportar materiales entre la Tierra y la Luna.

       La exploración a larga distancia en la Luna la realizan los astronautas a través de la nave espacial de ida y vuelta. La exploración alrededor del campo está asistida por vehículos como drones y vehículos lunares sustitutos.