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.
郑州轻工业大学附属中学 河南省郑州市-金水区 Cina 19 5 / 3 Inglese
Software di progettazione 3D: Fusion 360
Il nome della nostra base è Moon Utopia. La base è un avamposto costruito sulla luna che si occupa di ricerca scientifica, produzione, vita e sviluppo di nuove industrie. Lo scopo della base è quello di fornire un'esperienza pratica per l'immigrazione umana su larga scala sulla luna per costruire una nuova casa in futuro. La forma di utopia, nell'ambiente di vita chiuso del campo lunare, può aiutarci a fornire molte idee in termini di divisione sociale del lavoro, sicurezza delle risorse e soddisfazione delle esigenze del personale. La nostra base fornirà agli astronauti che lavorano sulla Luna le risorse necessarie per vivere bene e continuerà a fornire loro ulteriori risorse per soddisfare le esigenze della ricerca scientifica d'avanguardia, mantenendoli in buona salute. Per l'uomo una migliore esplorazione della Luna, per l'uomo la ricerca di una nuova casa per fornire più idee.
Lo scopo principale del campo lunare costruito dal nostro gruppo è quello di fornire un'esperienza pratica per la migrazione umana su larga scala sulla luna in futuro per costruire una nuova casa; oltre ad alcune attrezzature necessarie per la vita quotidiana, il nostro gruppo ha anche realizzato sia la scienza che il turismo durante il processo di costruzione. Sono stati creati una serie di luoghi di ricerca scientifica, di intrattenimento e di altro tipo, per garantire che gli esseri umani possano vivere normalmente sulla luna, per poi formare una città lunare.
Pensiamo di costruire il nostro campo lunare nel bacino di Aitken, vicino al polo sud della Luna, perché si trova sul retro della Luna, come un enorme cratere, il terreno è pianeggiante e comodo per le attività umane, e nella zona d'ombra permanente vicino al polo sud c'è ghiaccio d'acqua, ricco di risorse idriche. La luce è sufficiente e può essere continuamente irradiata dal sole per un mese in condizioni di luce diurna estrema, il che fornisce un buon ambiente per la raccolta di energia solare. Il polo sud della luna è montuoso e l'efficienza della conversione fotoelettrica dei pannelli solari installati sulle montagne è superiore a quella dei terreni pianeggianti.
Il nostro Moon Camp adotta una struttura semi-terra affondata. Basandosi sui vantaggi della luna stessa, alcuni enormi crateri possono essere trasformati direttamente nella nostra base lunare. Il metodo di realizzazione è realizzato principalmente da robot intelligenti, le cui funzioni sono principalmente le seguenti: Trasportare i materiali e gli oggetti pesanti necessari per la costruzione e rifinire l'aspetto della base lunare. Per i materiali necessari alla costruzione, utilizziamo il suolo lunare come materiale principale e materiali ad alta resistenza come la fibra di vetro e l'acciaio espanso portati dalla terra come materiali supplementari per costruire la nostra base lunare. Il suolo lunare può essere utilizzato per la conservazione del calore, i raggi anti-cosmici, il vento solare e i meteoriti. La fibra di vetro può essere cotta in vetro dal suolo lunare come materia prima, e poi estratta in uno stato fuso ad alta temperatura. Ha un'elevata resistenza, un grande modulo, una buona resistenza agli urti e stabilità chimica. Il metodo di preparazione del campione di vetro consiste nel pesare, mescolare e macinare completamente le materie prime secondo il progetto della formula del vetro, quindi mettere la polvere di materia prima in un altare di platino e fonderla in un forno a resistenza ad alta temperatura.
Mattoni lunari Costruire una base lunare sulla superficie della Luna richiede molti mattoni. Il suolo lunare è costituito da una miscela unica di silice e composti contenenti ferro. Queste miscele possono essere fuse in un solido vetroso utilizzando l'energia delle microonde. Le proprietà meccaniche del vetro lunare sono buone.
Il calcestruzzo lunare è un materiale da costruzione polimerico rivestito internamente di resina epossidica per renderlo impermeabile all'aria. Le rocce, la polvere e la terra consumata dagli agenti atmosferici sulla Luna sono tutti materiali utilizzati per produrre il calcestruzzo. Si forma dal suolo lunare e presenta i seguenti vantaggi.
(1) Non è influenzato dalla variazione di temperatura di +120°C~-150°C.
(2) può assorbire i raggi gamma;
(3) la sua integrità non è compromessa dall'esposizione prolungata al vuoto.
Tecnologia di stampa 3D, tecnologia matura, semplice e conveniente, economica ed efficiente. Case e strutture possono essere stampate in 3D anche sulla Luna. Tali case e strutture possono essere costruite con la regolite lunare e utilizzate come base lunare. Il suolo lunare permette di stampare case in grado di isolare le radiazioni e mantenere la temperatura.
La tecnologia di stampa 3D utilizza radiazioni a microonde a bassa potenza, a una temperatura di circa 1500 watt, per sinterizzare la polvere lunare. La polvere lunare sarà riscaldata a 1200 °C ~ 1500 °C, leggermente al di sotto del punto di fusione, fondendo le nanoparticelle di polvere in un solido simile alla ceramica. La stampa 3D non richiede il trasporto di materiali adesivi dalla Terra.
1.L'uso di minerali lunari contenenti ossigeno per produrre ossigeno in situ serve a ridurre i costi di costruzione della base lunare (ossigeno).
(1) L'idrogeno è un agente riducente adatto alle particolari condizioni ambientali della Luna, che può essere ottenuto direttamente dall'idrogeno del vento solare presente nel suolo lunare.
(2) L'ilmenite presente nel suolo lunare è il minerale preferito per la reazione di riduzione, che presenta i vantaggi della facilità di selezione, della riduzione, della bassa temperatura di reazione e dell'elevata resa in ossigeno.
2. Fornire cibo agli astronauti riciclando i rifiuti e piantando ortaggi nella base.
(1) La base è uno spazio relativamente ristretto. I rifiuti generati dagli astronauti che vivono nella base lunare devono essere raccolti e trattati. Le cose che possono essere riciclate nella stazione spaziale saranno riciclate, come i residui di cibo, gli escrementi e altri nutrienti inutilizzati, l'energia e l'acqua, che saranno riciclati. Ci sono anche aree per la coltivazione di piante, che possono essere utilizzate per fornire le verdure necessarie al campo.
3. Utilizzare il suolo lunare privo di additivi come materiale per le infrastrutture della superficie lunare (risorsa).
(1) La quantità di terra e roccia necessaria per costruire la base lunare è enorme e il costo del trasporto è inaccettabile, quindi si utilizza il suolo lunare senza additivi.
(2) Lo stampaggio one-shot è ovviamente più adatto al funzionamento automatizzato rispetto all'installazione dei componenti.
4.Raccogliere il ghiaccio polare (acqua) sulla Luna
(1) La lente serve a raccogliere il calore per sciogliere i ghiacci polari e raccogliere l'acqua.
(2) Il laser del robot riscalda il ghiaccio polare per raccogliere l'acqua.
(3) L'idrogeno reagisce con l'ossigeno per produrre acqua.
Il processo di trattamento dei rifiuti per gli astronauti è suddiviso in fase di selezione, fase di pretrattamento e fase di trattamento. La prima è la fase di selezione, in cui i rifiuti vengono classificati in rifiuti liquidi, rifiuti solidi e rifiuti di cucina; la seconda è la fase di pretrattamento, in cui i rifiuti solidi devono essere pretrattati prima di poter essere utilizzati e trattati in modo completo, per un ulteriore trattamento. Il pretrattamento comprende principalmente la vagliatura, la frantumazione, la compressione e altri processi. I rifiuti di cucina vengono separati, frantumati, essiccati e trasformati in CDR (combustibile derivato da rifiuti) o compressi in barrette. La fase finale è quella del trattamento, in cui i rifiuti liquidi vengono clorati con polvere sbiancante e i rifiuti di cucina e i rifiuti solidi vengono inceneriti; il calore dell'incenerimento viene utilizzato per generare elettricità.
C'è un'enorme "torre dati" al centro del nostro campo lunare, e il segnale dati inviato dalla "piattaforma di controllo" sarà ricevuto dal satellite relè, per poi inviare il segnale alla stazione di terra sulla Terra o ad altre basi lunari; la stazione di terra e le altre basi riceveranno il segnale e poi lo inoltreranno alla "piattaforma di controllo" del centro base, in modo che il campo lunare possa comunicare senza fili con la terra sulla Terra e con altre basi lunari.
Nel nostro campo lunare, l'ambiente a bassa gravità sarà al centro della nostra ricerca. L'ambiente di microgravità può essere utilizzato per studiare e creare nuovi materiali; faremo esperimenti di lavorazione dei materiali spaziali. Compresi i materiali funzionali (semiconduttori, superconduttori, materiali magnetici, sensibili alla memoria e all'infrarosso, ecc.), i materiali strutturali (leghe miscibili, metalli, materiali porosi e compositi in schiuma, ecc. Inoltre, la legge di movimento degli oggetti in ambiente a bassa gravità è cambiata in modo sostanziale e si sono prodotti alcuni fenomeni fisici speciali, che possono essere utilizzati per produrre molti nuovi processi. Nell'ambiente di microgravità, molti organismi presentano nuovi cambiamenti, che sono i fattori fisici che portano al cambiamento dei fenomeni vitali in microgravità. In microgravità, l'effetto della tensione superficiale è notevolmente potenziato, così come l'effetto dei campi elettromagnetici, e l'effetto della forza intermolecolare è ancora più pronunciato; l'esperimento di microgravità lunare può fornire un forte supporto di dati per la ricerca teorica ed empirica nei campi della scienza della vita umana, della biologia della gravità e della biologia delle radiazioni spaziali, ecc, accelerare il processo di ricerca e sviluppo di nuove tecnologie, nuovi prodotti e nuovi trattamenti medici, saranno condotti esperimenti nell'ambito dei temi "Microgravità per lo studio dei processi vitali e di come l'ambiente di microgravità influisce sulla formazione degli organismi viventi sulla terra" e "Studi radiobiologici sui danni e sulla protezione degli organismi viventi esposti ad ambienti ad alta energia nello spazio". Inoltre, faremo alcuni esperimenti elettrici. Ci saranno anche alcuni esperimenti di scienze popolari, come l'esperimento sull'accelerazione gravitazionale con un pendolo singolo e l'esperimento ottico con palloncini d'acqua.
Per aiutare gli astronauti ad adattarsi meglio alla vita sulla Luna, forniremo il seguente programma di addestramento per gli astronauti prima di eseguire la missione lunare:
L'allenamento di adattamento allo spazio, basato sullo speciale ambiente di microgravità della superficie lunare, l'esposizione a lungo termine all'assenza di peso può causare la perdita di massa ossea, l'atrofia muscolare e la diminuzione della forza e della resistenza muscolare. Per risolvere questi problemi, gli astronauti saranno sottoposti ad almeno due anni di esercizi fisici, tra cui esercizi aerobici, di forza e di equilibrio.
Formazione alla cooperazione di squadra: vivere sulla Luna richiede una stretta collaborazione e un sostegno reciproco tra gli astronauti, pertanto la formazione alla cooperazione di squadra è essenziale, e comprende il team building, il processo decisionale, le capacità di comunicazione, ecc.
Addestramento alle situazioni di emergenza, vivendo sulla Luna ci si trova spesso ad affrontare situazioni improvvise, come guasti alle apparecchiature, malattie, incendi, ecc. Pertanto, gli astronauti devono ricevere un addestramento alla gestione delle situazioni di emergenza ed esercitazioni pratiche per rispondere alle emergenze.
Formazione sugli esperimenti scientifici: condurre esperimenti scientifici sulla Luna è uno dei compiti principali degli astronauti, che devono quindi ricevere una formazione adeguata, che comprenda la progettazione sperimentale, il funzionamento sperimentale e l'analisi sperimentale.
Formazione sulla salute mentale: vivere a lungo sulla Luna può far sentire gli astronauti soli, stressati e oppressi psicologicamente, quindi è necessaria una formazione adeguata per insegnare agli astronauti come gestire e alleviare la pressione psicologica.
La formazione al galateo diplomatico è necessaria per gli astronauti che vivono sulla Luna, poiché devono collaborare e comunicare con astronauti di altri Paesi e regioni. Pertanto, gli astronauti devono ricevere una formazione in galateo diplomatico per imparare a rispettare e comprendere culture e costumi diversi.
La Luna è un ambiente sottovuoto in cui è possibile sviluppare tecnologie di fusione e lavorazione. Questo tipo di tecnologia viene utilizzata sulla Terra solo quando il valore aggiunto è estremamente elevato, ma sulla Luna le varie tecniche di lavorazione sotto vuoto sono molto semplici. Poiché la Luna non ha atmosfera, può essere lanciata direttamente nello spazio utilizzando l'accelerazione orbitale elettromagnetica, senza l'ausilio della tecnologia dei razzi.
La posizione spaziale unica della luna, combinata con caratteristiche ambientali come la bassa gravità e l'alto vuoto, la rende un luogo con un buon potenziale di applicazione per l'emissione elettromagnetica al di fuori della terra.
Utilizzando l'orbita di lancio elettromagnetica ultra-lunga disposta sulla superficie lunare, accelera e lancia continuamente carichi utili (merci o personale) a bassa accelerazione, che possono essere utilizzati per effettuare trasporti a lunga distanza all'interno della superficie lunare, tornare sulla superficie terrestre dalla superficie lunare ed esplorare lo spazio profondo sulla superficie lunare.
L'emissione elettromagnetica lunare presenta i vantaggi della riutilizzabilità, dell'elevata efficienza di emissione, dell'assenza di produzione di rifiuti, del basso costo di manutenzione e dell'elevato grado di automazione.
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