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.
郑州轻工业大学附属中学 河南省郑州市-金水区 Chine 18 4 / 1 Anglais
Logiciel de conception 3D : Fusion 360
Notre camp lunaire se concentre sur la recherche scientifique, comme la collecte et l'analyse des minéraux du sol lunaire et des gaz de l'espace à l'aide de boîtes à gants sous vide, de spectromètres Raman et de microscopes électroniques à balayage. Les déchets produits sur la lune sont collectés par une unité de distillation rotative. Les déchets sont chauffés et décomposés dans l'unité de distillation rotative et s'évaporent en gaz. Le gaz est refroidi en liquide dans le condenseur. L'oxygène produit par l'usine d'oxygène fondu constituera le fondement d'une base humaine durable à l'avenir.
En outre, nous sommes équipés du système satellitaire de transfert d'informations Terre-Lune, avec le radar lunaire pour la transmission d'informations, afin d'assurer une communication efficace entre les astronautes et la Terre. L'utilisation de la technologie d'impression 3D pour construire un rover lunaire et une roue à eau pour l'extraction de la glace a permis de résoudre les problèmes importants du transport des matériaux et de la production d'eau.
Nous faisons de notre mieux pour protéger la sécurité des astronautes et maintenir leurs conditions de vie de base, afin de garantir leur santé physique et mentale.
L'objectif principal de notre camp lunaire est de mener des expériences scientifiques sur la lune et d'obtenir des résultats de recherche, afin de faciliter la collecte des ressources et l'utilisation durable de l'énergie, et enfin de réaliser une habitation et un développement humains à long terme sur la lune. La lune est l'un des corps célestes les plus proches de la Terre. Sa surface recèle d'abondantes ressources minérales, de l'eau, un environnement géologique stable et d'autres caractéristiques qui présentent une grande valeur pour la recherche scientifique et un fort potentiel de développement industriel. Nous étudierons principalement les ressources lunaires en termes d'analyse du sol lunaire, des gaz spatiaux et de la lumière, et nous accumulerons une expérience de recherche scientifique pertinente afin de jeter les bases de l'exploration humaine de la lune à l'avenir.
Nous avons choisi d'établir un camp lunaire au cratère Shackleton, au pôle sud de la lune. D'après l'étude des données, tout d'abord, il y a quelques cratères ici, et la zone d'ombre est riche en glace d'eau, qui peut être obtenue par la technologie de fusion à chaud avec des véhicules d'extraction de glace. Deuxièmement, certaines zones sont constamment exposées à la lumière du soleil, ce qui permet d'alimenter les régions polaires entièrement en énergie solaire. En outre, une base lunaire devrait stocker beaucoup d'énergie, et les piles à combustible à hydrogène seraient idéales pour atteindre cet objectif, en utilisant l'eau des pôles de la lune et l'énergie solaire excédentaire. Enfin, nous prévoyons de construire une station de relais pour la communication Terre-Lune au Mont Malabut, situé à proximité, afin de réaliser une transmission sans barrière des informations Terre-Lune.
En ce qui concerne la construction principale de la base, nous avons adopté la structure dérivée de la carapace comme structure de base de la base lunaire, qui a une grande stabilité et est plus solide, et peut protéger efficacement contre l'impact des météorites et les radiations des rayons cosmiques.
Nous avons apporté des matériaux et des équipements de base de la Terre pour préparer la base à la construction. En outre, nous avons utilisé du basalte lunaire comme matière première pour la construction de la base et la technologie d'impression 3D pour la construction de la base. En outre, la résistance ultime à la compression et à la traction du béton fabriqué à partir de basalte lunaire est environ 10 fois supérieure à celle du béton existant.
Le sol lunaire peut être fritté par chauffage à micro-ondes pour former des matériaux céramiques, et comme il est riche en silicates, il peut également être transformé en matériaux de verre particulièrement purs dans un environnement sous vide.
La technologie d'élimination active de la poussière lunaire, représentée par la technologie du rideau électrique, est adoptée dans les équipements de recherche scientifique, le mobilier et les combinaisons spatiales des astronautes à l'intérieur de la base, ce qui permet de prévenir efficacement les dommages électrostatiques causés par la poussière lunaire adsorbée sur la surface des instruments en raison de l'effet électrostatique, et de protéger ainsi la sécurité des astronautes.
La couche extérieure est constituée de matériaux composites utilisant l'aérogel, des matériaux de protection thermique avancés et le sol lunaire comme matières premières. Elle utilise la technologie de combinaison de matériaux à numéro atomique élevé et de matériaux à numéro atomique faible pour prévenir les radiations cosmiques nocives et éviter une température diurne excessivement élevée et une température nocturne excessivement basse.
Les plus grands dangers sur la lune sont les impacts de météorites, les radiations des rayons cosmiques, les différences de température extrêmes et l'infestation par la poussière lunaire.
- Impact de météorites : L'emplacement de la base réduit considérablement la probabilité d'un impact de météorite. Les matériaux compressifs peuvent protéger efficacement la base. Le radar de la base surveillera également la situation de la base en temps réel, afin d'assurer une protection opportune.
- Rayonnement des rayons cosmiques, écarts de température extrêmes : Des aérogels, des matériaux de protection thermique avancés et des matériaux composites fabriqués à partir du sol lunaire sont utilisés dans la couche extérieure pour protéger contre les radiations et maintenir une température constante à l'intérieur de la base.
- Infestation de poussière de lune : Utiliser la technologie de dépoussiérage actif représentée par la technologie des rideaux électriques pour préparer les matériaux autonettoyants à être nettoyés.
Eau ：D'une part, il y a beaucoup de glace d'eau dans l'Antarctique, qui peut être extraite par des camions d'extraction de glace et fondue par la chaleur. D'autre part, il est possible de produire de l'eau en combinant, dans un four à haute température, de l'oxygène provenant des composés d'oxyde de fer abondants sur la lune avec de l'hydrogène gazeux provenant de l'atmosphère lunaire et du vent solaire recueilli par les sondes et les voiles solaires.
Nourriture : au début de la construction, les astronautes mangeront des aliments à haute valeur nutritionnelle provenant de la Terre. Lorsque la zone de plantation sera achevée, il sera possible de cultiver différentes sortes de plantes telles que des carottes riches en vitamine C et des graines de soja riches en calcium et en protéines. Parallèlement, le laboratoire peut également recycler le dioxyde de carbone pour fabriquer de l'amidon grâce à des équipements de recyclage.
Air：Nous utiliserons la méthode de fusion à haute température de l'oxygène et la photosynthèse des plantes pour produire de l'oxygène, par le biais des composés d'oxyde de fer riches de la lune dans la combustion du four de fusion à haute température et la photosynthèse des plantes peut obtenir beaucoup d'oxygène, et enfin par le biais des réactions chimiques pertinentes peut obtenir une variété de matières premières dans l'air, et ensuite obtenir de l'air.
Énergie : Les panneaux solaires convertissent l'énergie solaire en électricité, fournissant suffisamment d'énergie pour une base lunaire. Cette énergie peut être stockée dans des batteries pour être utilisée la nuit. Deuxièmement, nous utiliserons des piles à combustible à hydrogène et à oxygène pour fournir de l'électricité et de la chaleur à la base.
Les déchets solides comprennent les excréments d'astronautes, les parties non comestibles des plantes, les déchets de cuisine, etc. Les déchets solides organiques sont traités par fermentation aérobie à haute température, et les produits après traitement peuvent être utilisés comme engrais organiques. Le dioxyde de carbone produit lors du processus de fermentation peut également être transféré dans le réservoir de la plante en tant que matière première pour la photosynthèse de la plante. Les déchets solides inorganiques sont décomposés par la chaleur dans l'unité de distillation rotative, s'évaporent en gaz, et le gaz est refroidi en liquide dans le condenseur, et le liquide peut être décomposé en une substance qui peut être réutilisée.
Les déchets liquides peuvent être utilisés dans le réacteur afin d'utiliser de grands miroirs pour réfracter la lumière du soleil sur le réacteur et le chauffer à plus de 900 degrés avec du sol lunaire pour séparer les différents composants des déchets liquides. Le gaz produit par la séparation peut être utilisé pour la culture de plantes.
La technologie de communication par satellite sera utilisée pour transmettre les données et informations collectées à la Terre ou à d'autres bases lunaires au moyen de la transmission vocale, vidéo et statique par l'intermédiaire de satellites de communication Terre-Lune et de stations de communication au sol, afin d'assurer une communication en temps réel entre la Lune et la Terre. Réaliser le partage de données et d'informations, l'allocation de matériel, etc., et procéder à l'échange de travail entre les bases.
La géologie sera au cœur de notre camp lunaire.
Les expériences suivantes devraient être menées sur la lune :
Expérience d'analyse des minéraux lunaires : transport et collecte de minéraux par le rover lunaire, utilisation d'un spectromètre Raman pour étudier et analyser la composition minérale de la surface lunaire, afin de comprendre pleinement les ressources minérales de la lune et d'élaborer des plans d'utilisation future.
Expérience sur le relief lunaire : Le microscope électronique à balayage est utilisé pour bombarder la surface de l'échantillon avec un faisceau d'électrons de haute énergie finement focalisé, et les électrons secondaires générés par l'interaction entre l'électron et l'échantillon sont rétrodiffusés avec des informations électroniques, afin d'observer la morphologie des minéraux dans le sol lunaire. La distribution de la morphologie des minéraux peut être obtenue dans le cadre de l'exploitation future des ressources minérales sur la lune afin de planifier. La caméra, le radar laser et d'autres technologies permettent de mesurer et d'étudier la surface géomorphologique de la lune, de comprendre l'évolution géomorphologique et les caractéristiques structurelles de la lune.
Expérience sur la poussière lunaire : Collecte artificielle d'échantillons de poussière sur la surface lunaire et analyse de ces échantillons à l'aide d'une boîte à gants sous vide afin d'éviter que la poussière lunaire ne blesse les astronautes. La composition et l'origine de la poussière à la surface de la lune, ainsi que l'origine et l'évolution du système solaire.
Entraînement physique et physiologique : Les astronautes suivent une série d'entraînements physiques et physiologiques, notamment l'adaptation spatiale (entraînement à la survie dans un espace simulé confiné), l'adaptation à la gravité (longues périodes d'entraînement en position allongée et en vrille) et l'entraînement cardiovasculaire et musculaire (exercices aérobiques et anaérobiques pour améliorer l'endurance et la fonction cardiopulmonaire). Et ainsi de suite, pour s'adapter à la vie et au travail dans l'environnement spatial pendant une longue période.
Formation technique et d'ingénierie : Les astronautes doivent maîtriser toute une série de technologies spatiales et de connaissances techniques, notamment en ce qui concerne le fonctionnement des véhicules spatiaux, les commandes de vol, la médecine spatiale, la protection de l'environnement spatial et d'autres connaissances.
Formation à la télécommande et aux communications : Les astronautes doivent apprendre et pratiquer l'utilisation et l'entretien de divers équipements de commande à distance et de communication, ainsi que divers protocoles et processus de communication, afin de maintenir le contact avec le contrôle au sol.
Entraînement par simulation : Les astronautes doivent suivre une série d'entraînements de simulation, notamment le lancement, le vol orbital, l'amarrage du véhicule spatial, la maintenance spatiale, la marche dans l'espace et d'autres entraînements de simulation de missions spatiales, ainsi que des entraînements de simulation d'apesanteur, d'incendie, de fuite d'oxygène et d'autres situations d'urgence, afin de garantir la sécurité et l'efficacité de leurs opérations dans l'environnement spatial extra-atmosphérique.
Gestion de la nourriture et de l'eau : Les astronautes doivent savoir comment gérer et manipuler les réserves de nourriture et d'eau afin de garantir une nutrition et une hydratation adéquates dans l'environnement spatial.
Formation au travail d'équipe et à la santé mentale : Les astronautes doivent avoir un bon sens du travail en équipe et une bonne santé mentale pour maintenir la stabilité et la collaboration dans l'environnement spatial. Des formations en équipe et des conseils psychologiques peuvent être organisés pour améliorer la qualité psychologique des astronautes.
L'engin spatial doit être doté d'un bon environnement spatial fermé, d'un système complet de fabrication du cycle de l'oxygène, d'une capacité de navigation autonome, d'une conception légère, d'une bonne durabilité et d'un rendement énergétique élevé.
Les principaux moyens de transport sont les buggys lunaires et les vaisseaux spatiaux lunaires alimentés par des carburants à base d'hydrogène et d'oxygène. Alimenté par des panneaux solaires, le rover peut transporter des astronautes vers diverses destinations pour explorer et étudier la surface lunaire. L'orbiteur lunaire est un véhicule spécialement conçu pour le vol et l'exploration autour de la lune. Il peut transporter du personnel et du matériel pour effectuer des recherches scientifiques et des travaux d'exploration autour de la lune.
Lors du retour sur Terre, les astronautes entrent d'abord dans le module lunaire ou une capsule similaire et utilisent des fusées ou d'autres propulseurs pour échapper à la gravité de la lune et entrer dans l'orbite lunaire. L'orbiteur d'amarrage quitte ensuite la gravité lunaire et entre en orbite terrestre. L'orbiteur d'amarrage s'amarre au module terrestre, toujours à l'aide de fusées ou d'autres propulseurs, et entre dans l'atmosphère terrestre. Enfin, les astronautes devront utiliser des parachutes ou d'autres dispositifs de ralentissement pour faire descendre l'orbiteur en toute sécurité jusqu'à la surface de la Terre.
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