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
Il nostro campo lunare si concentra sulla ricerca scientifica, come la raccolta e l'analisi dei minerali del suolo lunare e dei gas spaziali attraverso scatole a guanti sotto vuoto, spettrometri Raman e microscopi elettronici a scansione. I rifiuti generati sulla Luna vengono raccolti da un'unità di distillazione rotante. I rifiuti vengono riscaldati e decomposti nell'unità di distillazione rotante ed evaporati in gas. Il gas viene raffreddato e trasformato in liquido nel condensatore. L'ossigeno prodotto dall'impianto di ossigeno fuso getterà le basi per una base umana sostenibile in futuro.
Inoltre, siamo dotati del sistema satellitare Earth-Moon Information Transfer, con il radar lunare per la trasmissione delle informazioni, per garantire una comunicazione efficiente tra gli astronauti e la Terra. Utilizzando la tecnologia di stampa 3D per costruire un rover lunare e una ruota idraulica per l'estrazione del ghiaccio, sono stati risolti gli importanti problemi del trasporto dei materiali e della produzione di acqua.
Facciamo del nostro meglio per proteggere la sicurezza degli astronauti e mantenere la loro sicurezza di base, in modo da garantire la loro salute fisica e mentale.
Lo scopo principale del nostro campo lunare è quello di condurre esperimenti scientifici sulla luna e ottenere risultati di ricerca, in modo da facilitare la raccolta di risorse e l'uso sostenibile dell'energia e, in ultima analisi, realizzare l'abitare e lo sviluppo umano a lungo termine sulla luna. Essendo uno dei corpi celesti più vicini alla Terra, la Luna possiede abbondanti risorse minerarie, contenuto d'acqua, ambiente geologico stabile e altre caratteristiche sulla sua superficie, che hanno un alto valore di ricerca scientifica e un potenziale di sviluppo industriale. Studieremo principalmente le risorse lunari in termini di analisi del suolo lunare, dei gas spaziali e della luce, e accumuleremo esperienze di ricerca scientifica rilevanti per gettare le basi dell'esplorazione umana della Luna in futuro.
Abbiamo scelto di allestire un campo lunare nel cratere Shackleton, al Polo Sud della Luna. Secondo i dati raccolti, in primo luogo, qui ci sono alcuni crateri e la zona d'ombra è ricca di ghiaccio d'acqua, che può essere ottenuto con la tecnologia della fusione a caldo con veicoli per l'estrazione del ghiaccio. In secondo luogo, alcune aree sono costantemente esposte alla luce del sole, il che rende possibile alimentare le regioni polari interamente con l'energia solare. Inoltre, una base lunare dovrebbe immagazzinare molta energia e le celle a combustibile a idrogeno sarebbero ideali per raggiungere questo obiettivo, utilizzando l'acqua dei poli lunari e l'energia solare in eccesso. Infine, abbiamo in programma di costruire una stazione di relè per le comunicazioni Terra-Luna nel vicino Monte Malabut per realizzare una trasmissione senza barriere delle informazioni Terra-Luna.
Per quanto riguarda la costruzione principale della base, abbiamo adottato la struttura derivata dal carapace come struttura di base della base lunare, che ha un'elevata stabilità ed è più solida, e può proteggere efficacemente dall'impatto dei meteoriti e dalle radiazioni dei raggi cosmici.
Abbiamo portato dalla Terra materiali e attrezzature di base per preparare la base alla costruzione. Inoltre, abbiamo utilizzato il basalto lunare come materia prima per la costruzione della base e la tecnologia di stampa 3D per la costruzione della base. Inoltre, la resistenza alla compressione e alla trazione del calcestruzzo ottenuto dal basalto lunare è circa 10 volte superiore a quella del calcestruzzo esistente.
Il suolo lunare può essere sinterizzato mediante riscaldamento a microonde per formare materiali ceramici e, poiché è ricco di silicati, può anche essere trasformato in materiali di vetro particolarmente puri sotto vuoto.
La tecnologia di rimozione attiva della polvere lunare, rappresentata dalla tecnologia a cortina elettrica, è adottata nelle apparecchiature di ricerca scientifica, negli arredi e nelle tute spaziali degli astronauti all'interno della base, in grado di prevenire efficacemente i danni elettrostatici causati dalla polvere lunare adsorbita sulla superficie degli strumenti a causa dell'effetto elettrostatico, in modo da proteggere la sicurezza degli astronauti.
Lo strato più esterno è costituito da materiali compositi che utilizzano aerogel, materiali avanzati per la protezione termica e suolo lunare come materie prime, utilizzando la tecnologia di combinazione di materiali ad alto numero atomico e materiali a basso numero atomico per prevenire le radiazioni cosmiche nocive ed evitare una temperatura diurna eccessivamente elevata e una temperatura notturna eccessivamente bassa.
I maggiori pericoli sulla Luna sono gli impatti di meteoriti, le radiazioni dei raggi cosmici, le differenze di temperatura estreme e l'infestazione della polvere lunare.
- Impatto di meteoriti: La posizione della base riduce notevolmente la probabilità di impatto dei meteoriti. I materiali compressivi possono proteggere efficacemente la base. Il radar della base monitorerà anche la situazione della base in tempo reale, in modo da effettuare una protezione tempestiva.
- Radiazioni da raggi cosmici, differenze di temperatura estreme: Nello strato più esterno vengono utilizzati aerogel, materiali avanzati di protezione termica e materiali compositi realizzati con il suolo lunare per proteggere dalle radiazioni e mantenere una temperatura costante all'interno della base.
- Infestazione di polvere lunare: Utilizzare la tecnologia di rimozione attiva della polvere rappresentata dalla tecnologia delle tende elettriche per preparare i materiali autopulenti per la pulizia.
Acqua: da un lato, in Antartide c'è una grande quantità di ghiaccio d'acqua, che può essere estratto da camion per l'estrazione del ghiaccio e sciolto con il calore. Dall'altro lato, l'acqua può essere prodotta combinando l'ossigeno degli abbondanti composti di ossido di ferro della Luna in una fornace ad alta temperatura con l'idrogeno gassoso dell'atmosfera lunare e il vento solare raccolto da sonde e vele solari.
Cibo: nella fase iniziale della costruzione, gli astronauti mangeranno cibo ad alto valore nutrizionale portato dalla Terra. Quando l'area di impianto sarà completata, potranno essere coltivati diversi tipi di piante, come carote ricche di vitamina C e soia ricca di calcio e proteine. Allo stesso tempo, il laboratorio può anche riciclare l'anidride carbonica per produrre amido attraverso apparecchiature di riciclaggio.
Aria: utilizzeremo il metodo di fusione ad alta temperatura dell'ossigeno e la fotosintesi delle piante per produrre ossigeno, attraverso i composti di ossido di ferro ricchi di luna nella combustione del forno di fusione ad alta temperatura e la fotosintesi delle piante può ottenere un sacco di ossigeno, e infine attraverso le reazioni chimiche pertinenti può ottenere una varietà di materie prime nell'aria, e quindi ottenere aria.
Energia: I pannelli solari convertirebbero l'energia solare in elettricità, fornendo energia sufficiente per una base lunare. L'energia può essere immagazzinata in batterie per essere utilizzata di notte. In secondo luogo, utilizzeremo celle a combustibile a idrogeno e ossigeno come seconda opzione per fornire elettricità e calore alla base.
I rifiuti solidi includono escrementi di astronauti, parti non commestibili di piante, rifiuti di cucina, ecc. I rifiuti solidi organici vengono trattati mediante fermentazione aerobica ad alta temperatura e i prodotti ottenuti dopo il trattamento possono essere utilizzati come fertilizzanti organici. L'anidride carbonica prodotta nel processo di fermentazione può anche essere trasferita nel serbatoio delle piante come materia prima per la fotosintesi delle piante. I rifiuti solidi inorganici vengono decomposti dal calore nell'unità di distillazione rotante, evaporano in un gas e il gas viene raffreddato in un liquido nel condensatore; il liquido può essere decomposto in una sostanza che può essere riutilizzata.
I rifiuti liquidi possono essere utilizzati nel reattore per utilizzare grandi specchi per rifrangere la luce solare sul reattore e riscaldarlo a più di 900 gradi con il suolo lunare per separare i vari componenti dei rifiuti liquidi. Il gas prodotto dalla separazione può essere utilizzato per la coltivazione di piante.
La tecnologia di comunicazione satellitare sarà utilizzata per trasmettere i dati e le informazioni raccolte alla Terra o ad altre basi lunari mediante trasmissione vocale, video e statica attraverso i satelliti di comunicazione Terra-Luna e le stazioni di comunicazione a terra, in modo da garantire la comunicazione in tempo reale tra la Luna e la Terra. Realizzare la condivisione di dati e informazioni, l'allocazione dei materiali, ecc. e lo scambio di lavoro tra le basi.
La geologia sarà al centro del nostro campo lunare.
Si prevede che sulla Luna verranno effettuati i seguenti esperimenti:
Esperimento di analisi dei minerali lunari: trasporto e raccolta di minerali con il rover lunare, utilizzo dello spettrometro Raman per studiare e analizzare la composizione minerale della superficie lunare, in modo da comprendere appieno le risorse minerarie presenti sulla luna, così da fare piani di utilizzo futuri.
Esperimento di landform lunare: Il microscopio elettronico a scansione viene utilizzato per bombardare la superficie del campione con un fascio di elettroni ad alta energia finemente focalizzato, e gli elettroni secondari generati dall'interazione tra l'elettrone e il campione vengono retroilluminati con informazioni elettroniche, in modo da osservare la morfologia dei minerali nel suolo lunare. La distribuzione della morfologia dei minerali può essere ottenuta nella futura estrazione delle risorse minerarie sulla Luna per effettuare la pianificazione. E attraverso la fotocamera, il radar laser e altre tecnologie per misurare e studiare la superficie geomorfica della luna, comprendere l'evoluzione geomorfica e le caratteristiche strutturali della luna.
Esperimento sulla polvere lunare: Raccogliere artificialmente campioni di polvere dalla superficie lunare e analizzarli utilizzando una scatola a guanti sotto vuoto per evitare che la polvere lunare danneggi gli astronauti. La composizione e l'origine della polvere sulla superficie lunare e l'origine e l'evoluzione del sistema solare.
Allenamento fisico e fisiologico: Gli astronauti sono sottoposti a una serie di allenamenti fisici e fisiologici, tra cui l'adattamento spaziale (allenamento alla sopravvivenza in uno spazio simulato ristretto), l'adattamento alla gravità (lunghi periodi di allenamento alla magrezza e alle rotazioni) e l'allenamento cardiovascolare e muscolare (esercizio aerobico e anaerobico per migliorare la resistenza e la funzione cardiopolmonare). E così via, per adattarsi a vivere e lavorare a lungo nell'ambiente spaziale.
Formazione tecnica e ingegneristica: Gli astronauti devono padroneggiare una serie di tecnologie spaziali e conoscenze ingegneristiche, tra cui il funzionamento dei veicoli spaziali, il controllo del volo, la medicina spaziale, la protezione dell'ambiente spaziale e altre conoscenze.
Addestramento al controllo remoto e alle comunicazioni: Gli astronauti devono imparare e praticare l'uso e la manutenzione di varie apparecchiature di controllo remoto e di comunicazione, nonché di vari protocolli e processi di comunicazione, al fine di mantenere il contatto con il controllo a terra.
Addestramento di simulazione: Gli astronauti devono condurre una serie di addestramenti di simulazione, che comprendono principalmente il lancio, il volo orbitale, l'aggancio di veicoli spaziali, la manutenzione dello spazio, la camminata nello spazio e altri addestramenti di simulazione di missioni spaziali e di assenza di peso, incendio, perdita di ossigeno e altri addestramenti di simulazione di emergenza, per garantire il loro funzionamento sicuro ed efficace nell'ambiente spaziale esterno.
Gestione di cibo e acqua: Gli astronauti devono capire come gestire e maneggiare le scorte di cibo e acqua per garantire un'adeguata nutrizione e idratazione nell'ambiente spaziale.
Formazione al lavoro di squadra e alla salute mentale: Gli astronauti devono avere un buon senso del lavoro di squadra e della salute mentale per mantenere la stabilità e la collaborazione nell'ambiente spaziale. Per migliorare la qualità psicologica degli astronauti, si possono condurre corsi di formazione di squadra e consulenze psicologiche.
Il veicolo spaziale richiesto deve avere un buon ambiente spaziale chiuso, un sistema completo di produzione del ciclo dell'ossigeno, una capacità di navigazione autonoma, un design leggero, una buona durata e un'elevata efficienza del carburante.
I principali mezzi di trasporto sono le carrozze lunari e le navicelle lunari alimentate con combustibili a idrogeno e ossigeno. Alimentati da pannelli solari, i rover possono trasportare gli astronauti verso varie destinazioni per esplorare e rilevare la superficie lunare. Il Lunar Orbiter è un veicolo specificamente progettato per il volo e l'esplorazione intorno alla Luna. Può trasportare personale e attrezzature per svolgere attività di ricerca scientifica e di esplorazione intorno alla Luna.
Quando tornano sulla Terra, gli astronauti entrano prima nel modulo lunare o in una capsula simile e usano razzi o altri propulsori per sfuggire alla gravità lunare ed entrare nell'orbita lunare. L'orbiter di aggancio lascia quindi la gravità lunare ed entra nell'orbita terrestre. L'aggancio con il modulo terrestre, sempre utilizzando razzi o altri propulsori, e l'ingresso nell'atmosfera terrestre. Infine, gli astronauti dovranno utilizzare paracadute o altri dispositivi di ritardo per far scendere in sicurezza l'orbiter sulla superficie terrestre.
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