In Moon Camp Pioneers, la missione di ogni squadra consiste nel progettare in 3D un campo lunare completo utilizzando un software di loro scelta. Devono inoltre spiegare come utilizzeranno le risorse locali, proteggeranno gli astronauti dai pericoli dello spazio e descriveranno le strutture abitative e lavorative del loro campo lunare.
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Software di progettazione 3D: Fusion 360
L'accampamento lunare ha scopi di ricerca scientifica, soprattutto per l'esplorazione delle zone permanentemente in ombra della Luna, la composizione del suolo lunare e il modo di estrarlo e utilizzarlo, e la coltivazione di piante. Le risorse sono ottenute principalmente attraverso l'energia solare, la decomposizione del suolo lunare e l'utilizzo dell'acqua ghiacciata estratta dal suolo lunare. Poiché i detriti lunari possono pesare fino a 400.000 libbre, il riciclaggio dei rifiuti spaziali è urgente, per cui è necessaria una stazione di riciclaggio. Per mantenere la salute fisica e mentale degli astronauti, abbiamo allestito palestre e capsule mediche; inoltre, gli astronauti possono comunicare con i loro cari a più di 300 chilometri dalla Terra attraverso la sala di controllo. Per prevenire l'incommensurabile "polvere lunare", utilizzeremo un nuovo materiale di rimozione della polvere rivestito con l'effetto fotovoltaico anomalo della ceramica di titanato di zirconato di lantanio di piombo, che non solo può prevenire le particelle di polvere lunare ricaricando la pellicola isolante di poliimmide coperta dalla luce ultravioletta, ma ha anche una migliore funzione di mitigazione della temperatura.
Lo scopo principale della nostra base lunare è la ricerca scientifica.
La luna è ricca di energia. L'estrazione dell'energia minerale della luna è anche un'integrazione dell'energia terrestre. Al primo piano del centro della base c'è un laboratorio che analizzerà vari elementi del suolo lunare e trasmetterà i dati analizzati alla Terra attraverso la sala di controllo. Allo stesso tempo, abbiamo anche un rover lunare di esplorazione mobile, che esplora le aree permanentemente in ombra ed estrae acqua ghiacciata in esse.
La nostra base sarà il cratere Shackleton, al Polo Sud della Luna. Ecco perché:
Primo: Abbondanza di luce solare: Il cratere Shackleton è esposto al sole per circa l'80-90% del mese, consentendo al campo di utilizzare i pannelli solari per alimentare le sue operazioni.
Secondo: il ghiaccio d'acqua ricco può essere utilizzato per produrre acqua ed energia: La base può utilizzare la fusione del ghiaccio d'acqua e l'elettrolisi dell'acqua per ottenere acqua potabile ed energia.
Terzo: ricca di risorse minerarie, la nostra base può sfruttarle per estrarre alcuni elementi di ferro per la costruzione della base. Inoltre, il suolo è ricco di silicio, che può essere utilizzato per costruire pannelli solari.
Quarto: la sicurezza del cratere è relativamente alta per facilitare il funzionamento e la sopravvivenza della base.
Per costruire un campo lunare, sfrutteremo appieno le risorse naturali presenti sulla luna:
Fondendo il ghiaccio d'acqua ad alte temperature ed elettrolizzando l'acqua per produrre idrogeno e ossigeno per uso domestico e combustibile; la raccolta iniziale di energia sarà seguita dall'estrazione dalla crosta lunare di metalli e minerali, come alluminio, titanio e ferro, che saranno utilizzati nella costruzione di veicoli spaziali, strumenti ed edifici. Estrazione dell'elio dalla crosta lunare per la produzione di energia nucleare; L'argilla della superficie lunare è stata utilizzata per la costruzione di edifici.
Allo stesso tempo, leghe speciali, ceramiche, schiuma di poliuretano e altri materiali con una buona resistenza alle radiazioni e alle alte temperature saranno trasportati dalla Terra per la costruzione lunare iniziale.
Il nostro campo lunare proteggerà gli astronauti da tre aspetti: temperatura, radiazioni e polvere lunare, e la creazione di una sala medica.
Temperatura: Innanzitutto, le nostre pareti sono più spesse e possono ridurre in una certa misura la perdita di temperatura. In secondo luogo, abbiamo un riscaldamento che aumenta la temperatura all'interno della base.
Radiazioni: In primo luogo, abbiamo reso le pareti del campo sufficientemente spesse e, in secondo luogo, abbiamo mescolato sostanze contenenti idrogeno, plastiche ricche di idrogeno e altri polimeri ricchi di idrogeno come il polietilene o il politene in alcuni dei materiali da costruzione per rafforzare la barriera contro le radiazioni.
Polvere lunare: La base utilizza un rivestimento di atomi di biossido di titanio per ridurre i danni che la polvere lunare può causare alle strutture esterne. Allo stesso tempo, le pareti della nostra base sono relativamente spesse e l'ingresso è stato appositamente progettato per ridurre il rischio che la polvere lunare entri nella stanza.
Abbiamo una sala medica per gestire gli astronauti in caso di emergenza.
Acqua: acqua
La fonte della nostra acqua è lo scioglimento del ghiaccio tramite il suo riscaldamento, e il ghiaccio viene estratto da rover che viaggiano in aree permanentemente in ombra. Il vapore generato dalla macchina per la fusione del ghiaccio viene purificato da un'unità di depurazione dell'acqua. L'acqua depurata viene immagazzinata in un serbatoio prima di essere convogliata in vari comparti della base.
Cibo: cibo
Nella fase iniziale del nostro campo, il cibo veniva portato dalla terra, come riso, verdure, carne, ecc. Nella fase successiva, grazie alla costruzione di un capannone verde al centro del nostro campo, al secondo piano, possiamo coltivare alcune piante verdi, come l'Arabidopsis, il cavolo, le patate e così via, in modo da fornire nutrienti e vitamine agli astronauti.
Aria: aria
Il sito della nostra base è ricco di risorse di energia solare, quindi adotteremo pannelli solari dalla struttura speciale per raccogliere la luce del sole e immagazzinarla in batterie per massimizzare l'uso dell'energia solare. Inoltre, la luce continua porta la giusta temperatura, che è più favorevole alla sopravvivenza delle persone. Il suolo lunare è ricco di elementi metallici, elementi rari, elementi radioattivi, ecc. che possono utilizzare reazioni nucleari per generare elettricità e possono anche utilizzare la tecnologia della fusione nucleare per ottenere un'enorme quantità di energia; l'estrazione e l'utilizzo di questi elementi possono produrre batterie a fissione nucleare e batterie a fusione nucleare.
Potere: potenza
Questo perché l'atmosfera lunare è quasi identica a quella terrestre, con circa il 21% di ossigeno, il 78% di azoto e meno dell'1% di vapore acqueo, anidride carbonica e altri gas inerti. L'ossigeno può essere ottenuto elettrolizzando l'acqua dalla fusione del suolo lunare. L'azoto deve essere portato dalla Terra sotto forma di serbatoi di compressione per produrre aria simile a quella terrestre e fondere i metalli. L'anidride carbonica può essere autoprodotta. L'anidride carbonica proveniente da ogni cabina del nostro campo sarà raccolta attraverso tubi e scaricata quantitativamente nel capannone verde per garantire la fotosintesi delle piante verdi.
Abbiamo stazioni di raccolta dei rifiuti dedicate al riciclaggio e al riutilizzo dei rifiuti generati dagli astronauti. Ad esempio, gli escrementi degli astronauti saranno convertiti in sostanze nutritive per la coltivazione di piante verdi. Allo stesso modo, l'anidride carbonica prodotta dal respiro degli astronauti diventerà il nutrimento delle piante verdi. Altri materiali di scarto possono essere rielaborati e riutilizzati per ridurre lo spreco di risorse. La stazione di riciclaggio è dotata di un trituratore e di un'apparecchiatura di compattazione dei rifiuti solidi per trattare i rifiuti che non possono essere riutilizzati.
Al centro del nostro campo lunare c'è una sala di controllo, che dispone di molte apparecchiature di trasmissione del segnale e di vari dispositivi di controllo, e ci sono radio ad alta frequenza collegate verso l'esterno, che possono trasmettere la voce degli astronauti alla Terra. Il sistema di comunicazione del modulo lunare utilizza la banda S per inviare segnali alla Terra, una banda ad alta frequenza in grado di penetrare lo strato elettrico terrestre senza deviazioni o riflessioni, quindi ampiamente utilizzata nello spazio.
Il nostro campo lunare si concentra sulla geologia della Luna, e una delle più preziose è l'elio-3, che può essere utilizzato come combustibile per studiare la futura energia di fusione nucleare (relativamente) sicura, perché non è radioattivo di per sé e non rappresenta un pericolo radioattivo per i materiali circostanti. L'elio-3 è stato incorporato nel suolo lunare dai venti solari per miliardi di anni, quindi il suolo è ricco di elio-3, rendendo la geologia lunare di grande interesse scientifico.
Condurremo due esperimenti, il primo è l'esperimento del sismometro passivo, il secondo è l'esperimento del laser ranging backward reflector, il cui contenuto specifico è il seguente:
L'esperimento del sismometro passivo è una stazione sismica indipendente di 100 libbre progettata per rilevare eventuali scosse lunari. L'esperimento era alimentato a energia solare e disponeva di una propria capacità di comunicazione, per cui i risultati venivano trasmessi alla Terra dopo che gli astronauti avevano lasciato la superficie lunare. Se la Luna è attiva dal punto di vista sismico, gli strumenti potrebbero fornire informazioni sulla sua struttura interna ed eventualmente indizi sulla sua formazione.
Il riflettore laser a distanza è un esperimento passivo che pesa circa 70 libbre. È costituito da una serie di riflettori ottici di precisione utilizzati come bersaglio per i laser terrestri. Misurando esattamente il tempo che il raggio laser impiega per viaggiare dalla Terra e rimbalzare sul riflettore, gli scienziati hanno calcolato la distanza Terra-Luna con una precisione di 8 centimetri. Le misurazioni nel tempo e in diverse stazioni sulla Terra aiutano a determinare le fluttuazioni della rotazione terrestre e a registrare la deriva dei continenti.
Gli astronauti impareranno le scienze di base e l'ingegneria, il funzionamento e la manutenzione dei veicoli spaziali, le abilità di telemetria e di funzionamento a distanza, il supporto vitale e le abilità di primo soccorso medico, come segue:
Materie di base e conoscenze ingegneristiche: Gli astronauti devono padroneggiare le conoscenze di base della fisica, della matematica e delle materie ingegneristiche per comprendere meglio le leggi del movimento e dei punti di funzionamento del veicolo spaziale.
Conoscenza del funzionamento e della manutenzione del veicolo spaziale: Gli astronauti devono sapere come far funzionare e mantenere i veicoli spaziali e le attrezzature ausiliarie. Tra cui l'uso delle tute spaziali, la gestione e il controllo dei sistemi di circolazione dell'aria e altre abilità operative di emergenza.
Capacità di teleoperazione e telemetria: Gli astronauti devono conoscere i protocolli di comunicazione e di trasmissione dei dati ed essere in grado di affrontare rapidamente qualsiasi evento imprevisto. Devono inoltre apprendere i metodi di risoluzione dei problemi per garantire il corretto funzionamento durante il processo di sicurezza.
Capacità di supporto vitale e di primo soccorso medico: Gli astronauti devono capire come gestire la loro salute fisica e mentale e cosa fare in situazioni di emergenza. Devono inoltre avere familiarità con l'uso e la manutenzione delle attrezzature mediche per essere in grado di affrontare i problemi che si verificano nell'ambiente spaziale.
Per la missione lunare abbiamo bisogno di un veicolo di lancio con equipaggio con una forte propulsione e una capacità di navigazione autonoma affidabile. Per esplorare nuove destinazioni sulla Luna, avremo bisogno di un veicolo di perforazione, di un veicolo geologico e di un veicolo di acquisizione delle rocce, nonché di un rover sperimentale mobile.
Gli astronauti della nostra base andranno sulla Luna con un veicolo di lancio con equipaggio e poi torneranno alla nostra base con il nostro rover. Gli astronauti usciranno con un rover mobile sperimentale per esplorare nuove destinazioni sulla superficie lunare.
Quando gli astronauti della nostra base torneranno sulla Terra, guideranno il rover lunare fino al parco veicoli e poi gli astronauti torneranno a bordo del veicolo sulla Terra.
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