Dans Moon Camp Pioneers, chaque équipe a pour mission de concevoir en 3D un camp lunaire complet à l'aide du logiciel de son choix. Ils doivent également expliquer comment ils utiliseront les ressources locales, protégeront les astronautes des dangers de l'espace et décriront les installations de vie et de travail dans leur camp lunaire.
École secondaire supérieure de Shanghai Qingpu Shanghai-Qingpu Chine 15, 16 6 / 2 Anglais
Logiciel de conception 3D : Fusion 360
Depuis soixante-deux ans que l'homme est entré dans l'espace, la technologie a progressé de manière spectaculaire. Nous voulons à nouveau quitter la Terre pour faire quelque chose de plus grand. Afin d'explorer pleinement la Lune et en vue d'une expansion ultérieure et d'une habitation à long terme, nous voulons construire des camps lunaires pour assurer la subsistance des astronautes et des scientifiques.
Notre camp lunaire est protégé par un dôme circulaire afin de réduire la dissipation de la chaleur. La zone centrale est divisée en une zone de recherche, une zone de stockage de nourriture, une zone médicale, une zone de vie, une zone de stockage d'équipement, une zone de plantation et un abri souterrain, qui a la forme d'une sphère reliée à un angle, en tenant compte de la stabilité et de la praticité. Les deux autres zones sont la fusion nucléaire, l'électrolyse, la zone de traitement des eaux usées et la zone de remise en forme et de loisirs. Elles sont reliées à la zone centrale en forme de demi-cacahuète, ce qui montre la stabilité et la sécurité globales du triangle, tout en étant parfaitement fonctionnelles, afin de répondre à tous les besoins des trois astronautes.
Pour les matériaux de construction, nous utilisons un béton composite et un matériau à base de nitrure de bore apporté par la terre pour les fondations et le niveau inférieur du bâtiment. La superstructure et le dôme sont en métal à mémoire de forme et en verre résistant aux radiations, ce qui rend le camp solide et le protège contre les interférences des radiations.
Nous faisons suffisamment d'ingénierie pour fournir à nos camps lunaires de l'eau, de la nourriture, de l'air, du carburant et de l'énergie, et pour être autosuffisants à long terme.
Nos recherches se concentrent sur l'astronomie, la botanique et la géologie, ainsi que sur les expériences menées sur la Lune pour faire avancer la science.
Notre objectif est de faire progresser la science, de développer de nouveaux matériaux à partir du sol lunaire et de faire du camp lunaire un nouveau lieu de vie.
La Lune, qui est la planète la plus explorée par l'homme, est aujourd'hui l'un de nos principaux objectifs d'exploration. Afin d'explorer pleinement la Lune, nous devons parvenir à y vivre à long terme, et donc construire des camps lunaires pour assurer la survie de l'homme, lui fournir de l'oxygène, stocker de la nourriture, développer de l'énergie et d'autres fonctions.
La participation au Moon Camp nous permettra de concrétiser notre imagination de camps lunaires par le biais de la modélisation et, ce faisant, d'en apprendre davantage sur la Lune et sur les technologies d'exploration lunaire disponibles.
Nous voulons construire un camp lunaire dans le cratère. Les critères de choix du cratère sont les suivants : premièrement, il y a de la glace et de l'eau à proximité, ce qui permet d'obtenir de l'eau directement en réfléchissant la lumière du soleil à l'aide d'un miroir. Deuxièmement, le cratère est situé dans la zone de jour perpétuel, ce qui permet d'assurer une énergie solaire stable pour garantir l'approvisionnement en énergie. Troisièmement, près de la couche d'altération, parce que la couche d'altération du sol lunaire peut être utilisée comme matière première pour l'oxygène.
La construction est divisée en sept phases :
Au cours de la première phase, une zone de transit est construite à un endroit désigné pour préparer la construction ultérieure de la base et le transport du matériel.
Au cours de la deuxième phase, l'atterrisseur est lancé de la station de transit vers le site cible. L'atterrisseur transporte une sonde, des équipements d'exploration scientifique, des équipements de communication et des panneaux solaires afin d'entreprendre les tâches d'une station pré-énergétique et d'une station de communication, d'effectuer une exploration préliminaire du site sélectionné et de fournir une infrastructure de soutien pour la construction ultérieure.
Au cours de la troisième étape, l'atterrisseur sera lancé depuis la station de transit, et le robot lunaire ainsi que les matériaux de construction seront envoyés sur la surface lunaire par l'atterrisseur, et le béton composite sera préparé en utilisant le sol lunaire et les matériaux apportés, et la construction de la structure principale de la base, de l'infrastructure et du dôme externe sera réalisée par la technologie d'impression 3D pour achever la construction du site d'atterrissage des matériaux, ainsi que le déploiement et l'entretien de toutes sortes d'équipements. À ce stade, la base lunaire peut être transportée et échangée par les robots de la surface lunaire, constituant ainsi un système d'échange d'informations, d'énergie et de matériaux, et la capacité initiale d'interaction des flux d'informations, d'énergie et de matériaux entre les rovers de la base lunaire, et le prototype de la base lunaire est achevé.
Au cours de la quatrième phase, le système de lancement sur la surface lunaire et le site d'atterrissage sont déployés, et l'atterrisseur peut être lancé pour atteindre la zone de transit afin de transporter des fournitures et de les ramener à la base, et les installations de sauvegarde concernant le décollage sur la surface lunaire sont déployées sur le site d'atterrissage afin de configurer un ensemble de véhicules de retour pour la base.
Dans la cinquième phase, l'atterrisseur est utilisé pour revenir à la base avec l'équipement interne de la base, et le déploiement initial du robot de surface lunaire pour répondre aux besoins des activités du personnel.
La sixième phase prévoit un alunissage habité. Cette phase prévoit le stationnement des astronautes en vue de leur déploiement, l'installation des équipements internes et la recherche scientifique de la base, ainsi que la construction initiale d'une base lunaire. L'atterrisseur transportera le véhicule de retour pendant l'alunissage habité, formant une relation de secours avec le véhicule de retour configuré sur la surface lunaire afin de préserver la vie du personnel en cas d'urgence.
Au cours de la septième phase, les astronautes achèvent l'installation et l'exploitation de l'intérieur de la base, et les travaux de recherche scientifique et les missions d'extraction de ressources commencent officiellement.
Pendant le processus de construction, il sera nécessaire de transporter des sondes, des robots lunaires, divers types d'équipements de la base et des matériaux de construction depuis la Terre, et la structure principale de la base contiendra une grande quantité de sol lunaire, ce qui réduira les besoins en transport de matériaux et la durée de la construction.
En ce qui concerne la forme, la résistance à la pression et à la charge du dôme est plus forte que celle d'un bâtiment de même volume. En fonction du site de la base lunaire, nous avons l'intention de construire une structure en dôme au-dessus du cratère afin de réduire l'impact des différences de pression, et pour les situations soudaines et inattendues, grâce à la force de charge du dôme, la base peut gagner du temps pour réagir et prendre des mesures afin de réduire les pertes inutiles.
En ce qui concerne les matériaux, en raison de l'environnement particulier, de la nécessité de faire face à un vide poussé, à des températures ultra-élevées, à des températures ultra-basses, etc., nous avons choisi d'utiliser du métal à mémoire de forme comme squelette du dôme, combiné à des matériaux de béton spéciaux, qui peuvent résister à des températures élevées. En même temps, l'utilisation de verre antiradiation permet de filtrer les rayons cosmiques pour protéger la base des interférences des radiations, et la conception normalement fermée permet d'empêcher l'invasion de poussière lunaire à l'intérieur et d'affecter les progrès de la recherche scientifique ; le bâtiment principal du centre a choisi un mur à double couche, la couche intérieure utilisant un béton spécial, la couche extérieure utilisant le sol lunaire, solide, capable de résister aux différences de pression, de fournir un environnement de recherche sûr pour les astronautes, tout en contrôlant la plage de transfert de chaleur, afin de maintenir la température et d'éviter les pertes de chaleur.
En termes de sécurité, il est prévu de mettre en place des mesures de protection supplémentaires sur les sites exposés aux impacts de météorites afin d'éviter ces impacts, de sélectionner les petites météorites à détruire et leurs fragments pour la recherche scientifique, de mettre en place des dispositifs de collecte de météorites pour l'exploration et la recherche dans ce domaine, et de prendre des mesures d'urgence en cas d'impact d'une très grosse météorite ou d'un autre accident extrêmement destructeur pour le camp lunaire, en utilisant un lanceur lunaire pour s'échapper vers le point de Lagrange, les satellites reflétant rapidement la situation et envoyant des informations à la Terre, et les chercheurs attendant au point de Lagrange une réponse de la Terre et un nouveau programme scientifique. Les satellites reflètent rapidement la situation et envoient des informations à la Terre, tandis que les chercheurs attendent au point de Lagrange une réponse de la Terre et un nouveau programme de recherche.
Pour l'approvisionnement en eau, nous transportons d'abord une partie de l'eau de la Terre vers la Lune pour faire face à la fenêtre vide avant de pouvoir extraire régulièrement de l'eau glacée. Les déchets liquides produits par les astronautes dans leur vie sont ensuite fractionnés, filtrés et soumis à d'autres étapes pour obtenir une partie de l'eau propre, et le reste est soit envoyé dans la zone de plantation, soit rejeté dans l'espace extra-atmosphérique.
Pour l'approvisionnement en nourriture, nous cultivons des pommes de terre, des choux, des brocolis, des tomates, des poivrons et de nombreux autres légumes, et nous apportons de la viande en conserve de la Terre. Pour répondre aux besoins nutritionnels des astronautes.
En ce qui concerne l'air, nous utilisons certains composés actifs du sol lunaire comme catalyseurs pour convertir l'eau et le dioxyde de carbone en oxygène, hydrogène, méthane et méthanol en utilisant des techniques de photosynthèse artificielle à l'aide de la lumière solaire simulée. Cependant, l'oxygène obtenu à partir du sol lunaire n'est pas suffisant. L'approvisionnement en oxygène repose principalement sur l'électrolyse de l'eau, et son sous-produit, l'hydrogène, est acheminé vers le réacteur Sabatier pour produire du méthane
Afin de s'adapter à l'environnement lunaire et de fournir une énergie stable à long terme au camp lunaire, nous utilisons l'énergie solaire pour la phase initiale du camp. Par la suite, nous utilisons des composants extraits du sol lunaire comme catalyseurs de photosynthèse artificielle pour préparer le carburant nécessaire à la production d'énergie, ainsi qu'une technologie de production d'énergie par fusion nucléaire propre et efficace comme solution de production d'énergie de secours pour l'ensemble du camp lunaire. Dans le même temps, nous stockons l'énergie excédentaire dans des batteries pour faire face à la plupart des conditions météorologiques extrêmes possibles, ce qui permet d'obtenir une solution d'alimentation électrique sûre.
Les déchets générés par les astronautes sont principalement constitués d'urine, d'excréments et de dioxyde de carbone. L'urine est séparée de l'eau distillée par distillation par compression de vapeur et envoyée au module de traitement de l'eau pour une filtration ultérieure et des réactions d'oxydation catalytique afin d'obtenir une eau partiellement propre ; le reste des déchets et des matières fécales peut être utilisé comme engrais dans le module de culture ou peut être directement rejeté dans l'espace. Le dioxyde de carbone est envoyé dans le module de plantation pour la photosynthèse, et s'il y a un excédent, il est envoyé dans le réacteur Sabatier, où il réagit avec l'hydrogène pour obtenir de l'eau et du méthane sous l'action d'un catalyseur.
Les déchets ménagers produits par les astronautes seront rigoureusement triés, les déchets humides seront envoyés dans la zone de plantation ; les serviettes en papier, les sacs en plastique et les autres déchets secs passeront par une série d'étapes telles que la compression, l'accumulation, etc.
Nous utilisons la technologie des relais satellites pour les communications. Trois satellites sont placés au-dessus de la Lune, garantissant que chaque partie de la Lune est couverte par au moins un satellite et utilisant la bande S UHF, qui peut pénétrer l'ionosphère de la Terre sans déviation ni réflexion, permettant une communication efficace par relais micro-ondes entre les camps et la Terre et entre les camps sur la Lune.
Pour le transport de fournitures, de matériel scientifique et de personnel. Nous utilisons le point de Lagrange dans l'espace Terre-Lune, où les forces gravitationnelles des deux principaux corps Terre-Lune s'annulent, et où les objets situés en ce point peuvent rester relativement équilibrés. Il suffit de donner une petite poussée à ce point pour que ce que l'on veut transporter se déplace dans la direction de la poussée. Il existe théoriquement cinq points de Lagrange dans le système Terre-Lune, et celui que nous utilisons se trouve à environ 323 110 km de la Terre. Nous lançons d'abord le vaisseau spatial vers la station d'étape au point de Lagrange, où nous ajoutons du propergol, et nous lançons en même temps un atterrisseur depuis la Lune pour récupérer le vaisseau spatial et transporter ce que nous voulons livrer depuis la station d'étape jusqu'à la Lune. De cette manière, le vaisseau spatial n'aurait plus besoin de transporter du propergol pour l'alunissage et le décollage et le retour lorsqu'il quitte la Terre, ni de transporter un module lunaire, les coûts de transport seraient considérablement réduits et l'atterrisseur lunaire pourrait être utilisé plusieurs fois puisque la Lune n'a pas d'atmosphère.
Les recherches de notre groupe sur le camp lunaire se concentrent sur l'astronomie, la botanique et la géologie.
La NASA a déjà proposé la possibilité de construire un observatoire sur la face arrière de la Lune afin d'éviter la pollution par la lumière et les communications en provenance de la Terre. C'est pourquoi nous construirons des radiotélescopes à très grande longueur d'onde sur la face arrière de la Lune. Par rapport aux télescopes astronomiques sur Terre et en orbite proche de la Terre, la construction de radiotélescopes à longueur d'onde ultra-longue sur la face cachée de la Lune présente d'énormes avantages, notamment Les télescopes astronomiques à très grande longueur d'onde observent l'univers à des longueurs d'onde supérieures à 10 mètres (avec des fréquences inférieures à 30 MHZ), ce qui peut refléter l'ionosphère terrestre, qui n'a pas été explorée par l'homme jusqu'à présent ; la Lune agit comme une barrière physique naturelle pour aider les télescopes astronomiques basés sur la Lune à isoler les effets des sources de bruit radio provenant de la Terre, de l'ionosphère, des satellites en orbite autour de la Terre et des signaux d'interférence radio provenant du Soleil pendant les nuits lunaires. Il est donc nécessaire de déployer une grille métallique d'un kilomètre de diamètre pour former un réflecteur en forme de calotte sphérique avec un rapport profondeur/diamètre approprié.
En botanique, nous étudierons le sol lunaire collecté par les robots lunaires et les graines et semis de plantes ramenés de la Terre, en utilisant la microscopie et des expériences chimiques pour découvrir si les oligo-éléments présents dans le sol lunaire peuvent fournir aux plantes suffisamment d'énergie et d'éléments nutritifs. Dans le laboratoire scientifique, nous cultivons également différentes graines de plantes dans le sol lunaire afin de trouver des plantes qui conviennent mieux à la croissance sur la Lune. Pendant le processus d'incubation, nous plaçons les graines avec le sol lunaire dans un thermostat à lumière bleue et rouge pour assurer le taux de croissance maximal des graines.
D'un point de vue géologique, les caractéristiques topographiques de la surface lunaire peuvent être classées en trois catégories : les hauts plateaux, les cratères d'impact de la mer lunaire et la topographie volcanique. Nous utiliserons le rover lunaire pour collecter des échantillons pertinents et étudierons la morphologie de la surface lunaire et les caractéristiques de distribution des matériaux de la surface lunaire en étudiant les trois types d'échantillons récupérés sur la surface lunaire : roches ignées cristallines, brèches, sols lunaires et particules de verre, et finalement les échantillons ci-dessus seront pleinement exploités.
En outre, le rover lunaire sera conçu et fabriqué dans la zone de recherche, il aura pour fonction de collecter des échantillons lunaires, et sera équipé d'imprimantes 3D, d'équipements médicaux et de matériel de vie à bord du véhicule afin de garantir que les astronautes à bord du rover lunaire puissent travailler, mais aussi vivre et se reposer.
Nous formerons donc les astronautes à l'apesanteur et à la simulation de l'environnement lunaire afin qu'ils puissent s'adapter à l'apesanteur à l'avance pour réduire l'inconfort physiologique et permettre à l'exploration extérieure de se dérouler plus facilement.
La Lune est un environnement extrêmement dangereux et inconnu pour les humains, et les astronautes qui explorent l'extérieur doivent assurer leur propre sécurité, puis celle de leurs compagnons. Nous serons donc formés et simulés pour faire face à certaines situations d'urgence.
Face à un environnement aussi peu familier, les astronautes doivent subir une forte pression psychologique pour aller sur la lune, sortir de la capsule de recherche, etc. Par conséquent, afin de faciliter l'alunissage, nous fournirons des conseils psychologiques aux astronautes pour réduire la pression psychologique et l'inconfort psychologique, de sorte que les astronautes puissent terminer la mission avec une attitude positive.
La Lune contient de nombreux matériaux inexplorés et non étudiés, et les astronautes doivent avoir une bonne compréhension de la Lune avant de s'y rendre. Nous laisserons les astronautes apprendre à utiliser les machines de pointe dans les camps lunaires pour effectuer des recherches et des études sur les matériaux présents sur la Lune.
Avant d'aller sur la lune, les astronautes devront suivre un entraînement physique rigoureux et un régime alimentaire raisonnable pour s'assurer qu'ils resteront en bonne santé et conserveront leur force physique pendant la mission à long terme.
Les missions comprennent des vaisseaux spatiaux habités utilisés pour se rendre de la Terre à la Lune, des véhicules de lancement utilisés pour se réapprovisionner en matériel, des sondes utilisées pour explorer l'environnement, et bien d'autres choses encore. Dans le camp lunaire, les astronautes peuvent également contrôler à distance de petits robots d'exploration à l'intérieur pour une exploration avancée et la collecte d'échantillons sur la Lune. Il existe également des connexions orbitales vers différents bâtiments pour un transport rapide sur de longues distances.
La lune a une faible gravité et n'a pas d'atmosphère, de sorte que nous pouvons actuellement utiliser le véhicule pour inverser la poussée afin de renvoyer le vaisseau spatial sur Terre. À l'avenir, nous pourrons également utiliser des catapultes électromagnétiques pour lancer de petits engins spatiaux, ce qui est plus rapide et plus pratique que la manipulation directe des engins spatiaux, et qui peut être réutilisé, moins polluant pour l'environnement, à la fois efficace et pratique.
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