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Galleria Moon Camp Pioneers 2021-2022

In Moon Camp Pioneers la missione di ogni squadra consiste nel progettare in 3D un campo lunare completo utilizzando Fusion 360. Devono anche spiegare come utilizzeranno le risorse locali, proteggeranno gli astronauti dai pericoli dello spazio e descriveranno le strutture abitative e lavorative.

Team: Queen Cells

郑州轻工业大学附属中学  河南省郑州市    Cina 19, 18   6 / 3   Primo posto - Stati non membri dell'ESA


Visualizzatore esterno per progetto 3d

Descrizione del progetto
  • La Queen Cells Base è il primo passo dell'uomo verso la Luna. Proprio come dice il suo nome, dove c'è la regina. Il suo significato è che, a prescindere dalle dimensioni della base che verrà ampliata in futuro, la base Queen Cells è senza dubbio il centro, in modo da garantire che la nostra base possa formare un insieme organico che si adatti all'ambiente lunare in futuro. Lo scopo principale della base Queen Cells è la ricerca scientifica. È un luogo per la ricerca e l'utilizzo delle risorse lunari in situ, come l'estrazione di elio-3, l'estrazione e l'utilizzo di titanio e ferro.
  • La base è modulare in zona di soggiorno e zona di lavoro, e la zona di lavoro è suddivisa in piccole cabine per mantenere il funzionamento della base e le normali attività di vita degli astronauti.
  • Per quanto riguarda il layout interno, si partirà dal colore e dalla disposizione, per raggiungere l'obiettivo di alleggerire la pressione sugli astronauti, introducendo al contempo il concetto di smart home per rendere la base più intelligente e automatizzata.
  • Per quanto riguarda l'energia, progettiamo un'ala solare in film di carta pieghevole basata sul meccanismo metamorfico della carta pieghevole e utilizziamo l'algoritmo PID per controllare con precisione la piegatura dell'ala solare in carta pieghevole tramite il motore combinato con il raggio laser. In questo modo si evitano i danni della polvere lunare e della differenza di temperatura e si prolunga la durata di vita.
2.1 Dove volete costruire il vostro Moon Camp?

Abbiamo deciso di stabilire il nostro campo lunare nel cratere Shackleton nella luna antartica. Manteniamo il normale funzionamento della base grazie al suo ciclo di luce di 80 % - 90 %. Allo stesso tempo, la base presenta vantaggi geografici ineguagliabili per la ricerca. In primo luogo, la base visita la zona d'ombra permanente, ci sono molti ghiacci d'acqua che ci aspettano per l'estrazione, la ricerca e l'utilizzo; in secondo luogo, le abbondanti risorse minerarie ci danno maggiori opportunità di studiare e costruire le nostre basi; in terzo luogo, la differenza di temperatura è più amichevole rispetto all'equatore; in quarto luogo, a circa 120 chilometri da qui, si erge a circa 5 chilometri di altezza il Monte Marabert, che è la scelta migliore per il collegamento Terra-Luna.

2.2 Come pensate di costruire il vostro campo lunare? Descrivete le tecniche, i materiali e le vostre scelte progettuali.

Nella costruzione della base, utilizziamo la base bionica a nido d'ape, in modo che la densità della struttura dell'edificio sia la più alta, i materiali necessari siano i più semplici, lo spazio di utilizzo sia il più ampio, la struttura sia stabile e solida; ciò favorisce la costruzione della base e la successiva espansione. Nella prima fase, trasporteremo sulla Luna stampanti 3D giganti, robot, strutture a cupola resistenti alle radiazioni e così via. Dopo aver trovato il luogo adatto, effettueremo una trasformazione ragionevole, in modo da fornire condizioni favorevoli per la successiva stampa. Ad esempio, ripareremo la luna irregolare e così via. Successivamente, il robot espanderà la membrana gonfiabile dalla terra, per poi ricoprire la superficie esterna della membrana con un calcestruzzo geopolimerico di estrema resistenza ambientale (il nostro geopolimero è composto principalmente da aggregato, cemento e acqua) per svolgere un ruolo protettivo. Inoltre, nella struttura della cupola utilizziamo anche vetro di silicato di bario con un'eccellente resistenza alle radiazioni, per consentire agli astronauti di osservare i fenomeni cosmici. Nella seconda fase, trasporteremo sulla Luna tutti i tipi di attrezzature per mantenere il funzionamento della base, al fine di formare un perfetto sistema di sicurezza ecologica controllata. Nella terza fase, due astronauti si imbarcheranno sulla luna e inizieranno la vita sulla luna. Questa situazione non durerà a lungo. Dopo che la base si sarà stabilizzata, l'area abitativa sarà ulteriormente ampliata per ospitare altri astronauti e ricercatori scientifici.

2.3 L'ambiente sulla Luna è molto pericoloso per gli astronauti. Spiegate come il vostro campo lunare li proteggerà. (massimo 150 parole)
  • In base all'ambiente lunare, i casi sono grosso modo i seguenti: meteoriti, radiazioni, differenza di temperatura, polvere lunare;
  • Un gran numero di atterraggi di meteoriti: la costruzione di basi nelle regioni polari riduce la probabilità di caduta di meteoriti, mentre i radar nelle basi rilevano continuamente le condizioni sopra le basi per consentire agli astronauti di prendere misure di emergenza.
  • Radiazioni terroristiche: oltre a utilizzare geopolimeri e vetri di silicato di bario a prova di radiazioni, aggiungiamo uno strato di agenti atmosferici lunari al di sopra dei 50 cm.
  • Differenza di temperatura estrema: gli astronauti restano nella base per molto tempo. Nella base, utilizzeremo una tecnologia a temperatura costante per garantire una temperatura costante agli astronauti.
  • Invasione di polvere lunare: la struttura interna a membrana gonfiabile e gli ingressi e le uscite della camera d'aria garantiscono una pressione costante dell'aria e la purezza della composizione dell'aria all'interno della base.
2.4 Spiegate come il vostro campo lunare fornirà agli astronauti:

Acqua
Cibo
Potenza
Aria

Poiché l'approvvigionamento idrico della Terra è molto costoso, il ghiaccio d'acqua e il suolo con ghiaccio d'acqua sono utilizzati come fonti principali di acqua nella base lunare e il sistema di circolazione dell'acqua è utilizzato come struttura principale dell'intera base. Quando si adotta il ghiaccio d'acqua, si sceglie uno speciale rover lunare con trapano e forno di riscaldamento per fondere il ghiaccio d'acqua. Nella vita quotidiana della base, conserveremo l'acqua nel serbatoio che può mantenere il normale funzionamento della base per mezzo mese. Allo stesso tempo, l'attrezzatura per la circolazione dell'acqua collegherà ogni cabina e raccoglierà urina, sudore e così via, in modo da ottenere la circolazione dell'acqua.

Nella fase iniziale, gli astronauti mangerebbero il loro cibo spaziale (per lo più carne) proveniente dalla Terra. Dopo il completamento del laboratorio di coltura dell'acqua e dell'area di semina, gli astronauti pianterebbero carote ( vitamina C ), patate dolci ( proteine, grassi, vitamine ), pomodori ( vitamina A ), lenticchie ( potassio ), soia ( calcio, proteine ) e così via.

Nel nostro sistema energetico, per adattarci all'ambiente lunare e per garantire una stabilità a lungo termine al campo lunare per la fornitura di energia, utilizziamo due modi: il sistema di generazione di energia fotovoltaica e il sistema di celle a combustibile. Le apparecchiature di generazione fotovoltaica sfruttano appieno l'energia solare durante il giorno del mese per fornire energia diretta alla base; le celle a combustibile funzionano durante la notte lunare per fornire calore ed elettricità alla base. Allo stesso tempo, creeremo un'apparecchiatura di gestione integrata dell'energia per monitorare le condizioni generali di lavoro della base e gestire la programmazione.

L'aria è una parte importante del sistema di protezione ecologica e ambientale controllata. Le alghe unicellulari e le camere di ossigeno sono responsabili di questo compito. Hanno una forte capacità di rilasciare ossigeno e assorbire anidride carbonica. Utilizziamo l'elettrolisi fusa e l'elettrolisi dell'acqua. Il suolo o la roccia lunare vengono riscaldati e fusi per elettrolisi fusa, quindi elettrolizzati. L'ossigeno viene rilasciato sotto forma di bolle dalla fusione. Di solito, se riscaldata a 1600-2500 gradi, la massa rocciosa contenente ossigeno può essere decomposta per produrre ossigeno. Il metodo dell'elettrolisi dell'acqua utilizza più risorse idriche per produrre ossigeno.

2.5 Spiegate quale sarebbe lo scopo principale del vostro Campo Luna.

Lo scopo principale della nostra base è la ricerca scientifica, soprattutto per l'esplorazione, l'estrazione, la ricerca e lo stoccaggio di risorse minerali, elio-3, ghiaccio d'acqua e così via sulla Luna. Nell'esplorazione delle risorse, osserviamo principalmente i tipi, la distribuzione e le riserve delle risorse e valutiamo se l'estrazione mineraria ha benefici economici. Al termine dell'esplorazione, le risorse lunari saranno individuate e sfruttate; il trasporto delle risorse lunari; la separazione e l'estrazione delle risorse lunari; lo stoccaggio delle risorse lunari una serie di lavori.

3.1 Descrivete una giornata sulla Luna per l'equipaggio del vostro Moon Camp.
  • Per evitare emergenze sulla Luna, organizzeremo orari diversi per le due persone e, per far sì che gli astronauti si adattino alla vita nello spazio, continueremo a mantenere un sistema di 24 ore al giorno. Dividiamo ogni giorno in tre ore e otto. Uno degli astronauti riposa nelle prime otto ore. Le seconde otto ore sono l'ora del risveglio comune dei due, che possono comunicare i risultati delle loro ricerche del giorno. Le terze otto ore sono il riposo di un altro astronauta.
  • Allo stesso tempo, abbiamo introdotto la casa intelligente. Il manipolatore della cucina può cucinare in modo indipendente attraverso il controllo EEG degli astronauti. I robot domestici intelligenti possono monitorare in tempo reale i cambiamenti di temperatura, umidità, concentrazione di ossigeno e così via nella base. Monitoraggio del sonno e misure di risveglio forzato di emergenza per gli astronauti nella cabina di riposo.
  • Per quanto riguarda il tempo di veglia degli astronauti, lo dividiamo in tempo di lavoro fisso e tempo libero:
  • Durante un orario di lavoro prestabilito, gli astronauti trasmetteranno alla Terra informazioni ad un orario prestabilito, come i dati sperimentali, il consumo di materiale di base, eccetera, seguiti dall'ispezione di sicurezza e dalla manutenzione delle apparecchiature in ogni cabina, nonché dalla raccolta in uscita di campioni di prova, o dalla valutazione del giorno e della notte del mese per adattarsi alla piegatura delle ali solari di carta, eccetera.
  • Nel tempo libero, oltre ai tre pasti a orari prestabiliti, gli astronauti si recano spesso nella sala fitness e di intrattenimento per fare esercizio fisico ogni giorno, come la corsa (allenamento della forza degli arti inferiori), l'anello di fitness + l'esercizio VR (combinazione di intrattenimento e fitness) e così via per prevenire i danni dell'ambiente lunare al corpo umano, e allo stesso tempo possono guardare i film che sono stati memorizzati nella cache. Inoltre, possono leggere nel dormitorio, ascoltare musica, videochiamare la famiglia e così via.
  • In realtà, questa è solo una situazione preliminare. Quando la base sarà stabile, ci espanderemo di nuovo sulla base della base esistente e pianificheremo di portare sulla luna scienziati, ingegneri meccanici e così via per la ricerca scientifica. A quel punto, il ruolo della base Queen Cells sarà maggiore.

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