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Galleria del progetto Moon Camp Pioneers 2022 - 2023

 

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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郑州轻工业大学附属中学  河南省郑州市-金水区    Cina 19   3 / 1 Inglese
Software di progettazione 3D: Fusion 360



1.1 - Descrizione del progetto

La Luna ha caratteristiche quali l'assenza di atmosfera, la debole gravità, la stabilità della piattaforma e la bassa temperatura, che sono condizioni adatte per conservare e utilizzare gli strumenti di osservazione astronomica. Pertanto, la creazione di un osservatorio sulla Luna è una scelta eccellente. Sulla base di questi dati, il nostro team ha deciso di stabilire una base lunare per lo scopo principale dell'osservazione astronomica e di creare altre aree per consentire agli astronauti di osservare e vivere comodamente sulla Luna.

1.2 - Perché volete costruire un campo lunare? Spiegate lo scopo principale del vostro campo lunare (ad esempio, scopi scientifici, commerciali e/o turistici).

I telescopi sulla Terra sono influenzati dall'atmosfera e dal campo magnetico terrestre, che impedisce loro di raggiungere la massima precisione; i telescopi spaziali hanno una maggiore precisione, ma sono più costosi e difficili da mantenere, con conseguente breve durata di vita. È quindi molto importante trovare una piattaforma nello spazio dove i telescopi possano essere costruiti e il personale possa vivere a lungo. La Luna è la scelta perfetta. Lo scopo del campo lunare è quello di utilizzarlo come osservatorio lunare per svolgere attività di osservazione che non possono essere svolte sulla Terra, per osservare i cambiamenti nelle orbite di stelle e pianeti e altri corpi celesti, in modo da ricavare i cambiamenti per aiutare le persone a proteggere meglio la Terra e a esplorare lo spazio.

2.1 - Dove volete costruire il vostro campo lunare? Spiega la tua scelta.

Il nostro campo sarà situato nella Zona Eterna della Luce del Giorno intorno al Cratere Shackleton, nella regione antartica. La scelta del sito presenta i seguenti due vantaggi principali
1.Il distretto di Yongdian è ricco di risorse solari. La generazione di energia fotovoltaica può essere utilizzata per convertire l'energia solare in energia elettrica, fornendo energia per il funzionamento di base della base.
2.La zona d'ombra all'interno del cratere è ricca di risorse idriche. Lo sfruttamento e la purificazione del ghiaccio d'acqua lunare possono garantire la domanda di acqua degli astronauti.

2.2 - Come pensate di costruire il vostro campo lunare? Considerate come potete utilizzare le risorse naturali della Luna e quali materiali dovreste portare dalla Terra. Descrivete le tecniche, i materiali e le vostre scelte progettuali.

L'accampamento adotta il metodo della sinterizzazione del terreno lunare per realizzare mattoni e prese, estendendosi verso il basso per due strati. La parte esposta del terreno utilizza la terra di luna per realizzare la copertura come sagoma architettonica di base. La solidità dell'edificio del campo è garantita dalla disponibilità dell'area necessaria.
 Fase 1: dalla Terra alla Luna per trasportare pannelli solari, bulldozer/escavatori lunari, macchine per la fusione e la colata del suolo lunare, robot remoti e altri strumenti.
Fase 2: costruire un piccolo sistema di generazione di energia fotovoltaica. Questo sistema viene utilizzato per fornire l'energia elettrica necessaria per la costruzione e per utilizzare la macchina per la fusione e la colata del suolo lunare per bruciare il suolo lunare nella forma desiderata e utilizzare robot remoti per costruire il campo.
La terza fase: trasportare sulla Luna vari telescopi, attrezzature per la ricerca scientifica e strutture biologiche, e utilizzare robot per assemblarli e posizionarli.
Fase 4: gli astronauti si trasferiscono e svolgono i primi compiti di ricerca scientifica.

2.3 - In che modo il vostro campo lunare protegge e offre riparo agli astronauti dall'ambiente ostile della Luna?

Attualmente, i principali pericoli sulla Luna sono: carenza di ossigeno nell'acqua, radiazioni cosmiche, impatto di micro meteoriti, elevata differenza di temperatura tra giorno e notte e perdita di massa ossea causata dalla bassa gravità. Per affrontare questi problemi abbiamo adottato le seguenti misure:
La nostra base sfrutta appieno le risorse solari e idriche della Luna. Grazie ai sistemi di generazione di energia fotovoltaica e all'estrazione di ghiaccio d'acqua lunare, questo problema può essere risolto efficacemente.
La parete esterna della base è sinterizzata dal suolo lunare, che ha determinate funzioni di resistenza agli impatti dei meteoriti, isolamento dalle radiazioni cosmiche e mantenimento del calore. Anche gli astronauti possono dotarsi di tute spaziali con le stesse funzioni quando escono, massimizzando la sicurezza degli astronauti.
 Allo stesso tempo, abbiamo dotato gli astronauti di una sala fitness e richiediamo almeno due ore di esercizio fisico al giorno per migliorare il loro fisico e prevenire efficacemente la perdita ossea.

3.1 - In che modo il vostro campo lunare fornirà agli astronauti un accesso sostenibile ai bisogni di base come acqua, cibo, aria ed energia?

Acqua: Il ghiaccio d'acqua lunare nel cratere viene estratto dal rover lunare e può essere purificato prima di essere utilizzato nelle attività quotidiane. Inoltre, la base è dotata di un sistema di controllo ambientale e di supporto vitale che raccoglie l'umidità, il sudore e le acque reflue domestiche e di lavoro espirate dagli astronauti attraverso la condensazione e l'essiccazione per purificarle e utilizzarle secondariamente.
Cibo: nella fase iniziale, si è affidato principalmente alla Terra per l'approvvigionamento, piantando carote, soia e altre piante ricche di vitamine, proteine e grassi nelle serre ecologiche come successive fonti di cibo. La carne deve ancora essere fornita dalla Terra.
 Energia: il sito è molto ricco di risorse di energia solare; utilizzeremo un sistema di generazione di energia fotovoltaica per convertire l'energia solare in elettricità, come approvvigionamento energetico della base. Allo stesso tempo, possiamo estrarre la separazione dell'elio-3 dal suolo lunare per ottenere carbonio e altre fonti di energia, in modo da rendere più sicura la vita degli astronauti.
Aria: L'ossigeno può essere preparato tramite elettrolisi fusa (riscaldando queste sostanze contenenti ossigeno a una temperatura compresa tra 1600 e 2500 gradi e poi elettrificandole, gli elementi si ionizzano e gli atomi di ossigeno si combinano per formare l'ossigeno). Questo metodo di preparazione dell'ossigeno è molto efficiente e abbondante. È possibile preparare l'ossigeno anche attraverso l'elettrolisi dell'acqua.

3.2 - Come gestirà il vostro campo lunare i rifiuti prodotti dagli astronauti sulla Luna?

All'interno del nostro campo, abbiamo un sistema di biosicurezza a controllo ambientale che raccoglie il vapore acqueo espirato dagli astronauti attraverso componenti di condensazione ed essiccazione, mentre il gas di anidride carbonica prodotto sarà raccolto e passato al capannone delle verdure per alimentare la respirazione delle piante.
L'urina prodotta dagli astronauti sarà raccolta insieme per ottenere acqua pura attraverso dispositivi di distillazione e di separazione gas-liquido, e parte di essa sarà utilizzata per i test per ottenere informazioni sulle condizioni fisiche degli astronauti. Il letame sarà trattato attraverso una serie di processi di fermentazione per ottenere fertilizzanti biologici per l'approvvigionamento di sostanze nutritive nella serra di ortaggi.

3.3 - Come farà il vostro campo lunare a mantenere le comunicazioni con la Terra e con le altre basi lunari?

Il nostro campo adotterà le stesse modalità di Chang'e-4, con un satellite relè aggiuntivo sul retro della Luna come ponte per ricevere i messaggi di comunicazione tra la Terra e la Luna per garantire la comunicazione in ogni momento. All'interno dell'area del campo verrà costruito un grande radiotelescopio per ricevere informazioni.

4.1 - Quale/i argomento/i scientifico/i sarà/saranno al centro della ricerca del vostro campo lunare? Spiegate quali esperimenti pensate di fare sulla Luna (per esempio, nei temi della geologia, dell'ambiente a bassa gravità, della biologia, della tecnologia, della robotica, dell'astronomia ecc.)

L'astronomia sarà al centro della ricerca nel nostro campo lunare, proprio come lo è stata al momento della creazione del campo, per creare un osservatorio lunare che fornisca migliori condizioni per le osservazioni astronomiche.
La creazione di un osservatorio sulla superficie lunare fornirà una visione eccezionalmente dettagliata delle stelle e aprirà nuove finestre allo studio dell'universo. La risoluzione delle osservazioni sulla Luna sarebbe decine di migliaia, se non 100.000 volte superiore a quella degli strumenti ottici sulla Terra. Allo stesso tempo, gli osservatori lunari apriranno una nuova finestra sull'universo rilevabile a frequenze radio molto basse. Potrebbero anche aprire nuove branche dell'astronomia attraverso lo studio delle onde gravitazionali e delle elusive particelle neutre dei neutrini.
Per questo motivo, nella base svolgeremo una serie di attività di osservazione che non sono state o non possono essere svolte sulla Terra, e faremo osservazioni di lunga durata e di alta precisione di stelle, pianeti e altri corpi celesti per ottenere i loro modelli di movimento mutevoli e aiutare le persone a proteggere meglio la Terra e a esplorare lo spazio.

5.1 - Cosa includereste nel vostro programma di addestramento degli astronauti, per prepararli a una missione sulla Luna?

I principali obiettivi dell'addestramento condotto dagli astronauti sono

(1) migliorare la forma fisica e mentale, nonché la resistenza e l'adattabilità allo speciale ambiente lunare;

(2) dotare gli astronauti dei relativi strumenti e delle conoscenze e competenze dell'ambiente lunare

(3) familiarizzare gli astronauti con i piani e i programmi per l'atterraggio lunare e con le varie procedure

(4) Consentire agli astronauti della stessa squadra di essere abili e capaci di lavorare bene insieme e, se necessario, di eseguire il lavoro di altri.

Per raggiungere i suddetti obiettivi, gli astronauti saranno addestrati in quattro fasi:

(1) Fase di addestramento di base. Questa fase dell'addestramento si concentra sulla formazione teorica di base, con l'obiettivo di consentire agli astronauti di padroneggiare le conoscenze di base necessarie sulla Luna, al fine di gettare le basi per la successiva formazione professionale e tecnica.

(2) fase di formazione professionale e tecnica. L'addestramento si concentra sull'addestramento alle competenze specialistiche degli esperimenti spaziali, con l'obiettivo di far acquisire agli astronauti la padronanza delle abilità operative e delle conoscenze professionali necessarie sulla Luna. L'addestramento tecnico specializzato prevede operazioni in condizioni normali, ma anche malfunzionamenti e interventi di emergenza.

(3) Addestramento alla simulazione della missione sulla superficie lunare. L'addestramento è incentrato sulla simulazione della missione. Attraverso questa fase dell'addestramento, gli astronauti comprenderanno i requisiti del piano di volo e della divisione della missione. Competenza nell'intero processo di esecuzione della missione.

(4) Fase di addestramento intensivo e preparazione alla missione. L'attenzione si concentra sulla partecipazione a grandi esercitazioni congiunte per preparare l'allunaggio e sull'addestramento intensivo mirato del team di missione sulle procedure di manovra e di volo e sulle missioni simulate.

5.2 - Di quali veicoli spaziali avrà bisogno la vostra futura missione sulla Luna? Descrivete i veicoli presenti nel vostro Moon camp e considerate il modo in cui viaggerete da e verso la Terra ed esplorerete nuove destinazioni sulla superficie lunare.

Il veicolo di lancio sarà utilizzato per il viaggio di andata e ritorno tra la Terra e la Luna, con una capacità di circa 140 tonnellate e una spinta massima al decollo di 5.800 tonnellate, in grado di inviare contemporaneamente due navicelle con equipaggio di nuova generazione sulla Luna. Il veicolo di lancio avrà una spinta massima al decollo di 800 tonnellate e potrà inviare contemporaneamente due navicelle con equipaggio di nuova generazione sulla Luna,

Il veicolo di esplorazione lunare sarà utilizzato come veicolo principale sulla Luna, dotato di pannelli solari e di radar di bordo per il posizionamento, il rilevamento e l'esplorazione in tempo reale, per garantire che gli astronauti non si perdano durante la missione.

La destinazione di questa missione è l'area diurna permanente al di fuori del cratere Shackleton, al polo sud della Luna, dove, al termine dell'esplorazione, verrà istituito un osservatorio lunare.