oppdagelse interaktivt bilde

Prosjektgalleri Moon Camp Pioneers 2022 - 2023

 

I Moon Camp Pioneers skal lagene 3D-designe en komplett måneleir ved hjelp av programvare etter eget valg. De må også forklare hvordan de vil bruke lokale ressurser, beskytte astronautene mot farene i verdensrommet og beskrive bo- og arbeidsfasilitetene i måneleiren.

Cheer

郑州轻工业大学附属中学  河南省郑州市-金水区    Kina 18, 19   6 / 1 engelsk
Programvare for 3D-design: Fusion 360



1.1 - Prosjektbeskrivelse

Basen vår skal være en base for opphold og foreløpig utforskning av Månen. Vi ønsker å etablere leirer på månen og lære hvordan vi kan skaffe vann, oksygen, energi og matressurser på andre planeter. I den overordnede utformingen av basen tar vi utgangspunkt i lotusens form, og deler basen inn i fire områder: boområde, kontorområde for underholdning, planteområde og forskningsområde. Målet vårt er å etablere en base på månen uten forurensning, og å bygge en produksjonsenhet for vann og oksygen. Hydrogen- og oksygenkomponentene i månens regolitt brukes til å utvinne oksygen og vann, og vannet kan resirkuleres gjennom en rensesyklus. Vi har også bygget et sammenleggbart solcellepanel som bruker solenergi til å skaffe den energien som trengs til daglig bruk, samt radarenheter og missilsystemer som kan knuses ved meteorittnedslag for å forhindre at leiren blir skadet av meteoritter.

1.2 - Hvorfor ønsker dere å bygge en Moon Camp? Forklar hovedformålet med måneleiren (for eksempel vitenskapelige, kommersielle og/eller turistmessige formål).

Formålet med måneleiren er å gi astronautene en langsiktig base der de kan bo og arbeide på måneoverflaten, slik at de kan drive vitenskapelig utforskning og teknologisk forskning og løse de ulike tekniske og overlevelsesmessige utfordringene som oppstår i månemiljøet. Ved å bo og arbeide på månen kan astronautene tilegne seg et vell av romfartserfaring og ferdigheter. Samtidig kan de forstå månens fysiske og kjemiske egenskaper, utforske månens geologiske struktur, studere månens opprinnelse og utvikling og lete etter vannressurser på månen. I tillegg gir etableringen av måneleirer også en mulighet for mennesker til å leve i fremtiden, noe som gir nye forutsetninger og muligheter for at mennesker kan overleve og utvikle seg i verdensrommet i fremtiden.

2.1 - Hvor vil du bygge måneleiren din? Begrunn valget ditt.

  • Beliggenhet: Maraport-fjellet i nærheten av Shackleton-krateret på månens sørpol.
  • Maraport-fjellet er eksponert for sollys mesteparten av tiden, og to sammenleggbare solcellepaneler genererer kontinuerlig strøm. 116 kilometer fra Shackleton-krateret sørger Maraport-fjellet for strøm og kommunikasjon til krateret. Andre kratere i nærheten av Mount Malaport har ligget i dyp skygge og kan inneholde verdifullt hydrogen og andre flyktige stoffer. Med en høyde på ca. 5 000 meter vil Mount Maraport gi mulighet for kommunikasjon over store deler av månen og til Jorden.

2.2 - Hvordan planlegger dere å bygge måneleiren? Tenk over hvordan dere kan utnytte månens naturressurser, og hvilke materialer dere trenger å ta med fra jorden. Beskriv teknikkene, materialene og designvalgene deres.

  • Hele strukturen i måneleiren vår er basert på Eco City-strukturen skrevet av den belgiske forfatteren Callebeau, som formidler vår utforskende filosofi om å integrere biomorf, bionikk og informasjons- og kommunikasjonsteknologi. Basen består i hovedsak av en hovedkontrollbygning, et bo- og støtteområde, et økologisk planteområde, et utendørs arbeidsområde og et sikkerhetsforsvarssystem. Hovedkontrollbygningen er det viktigste arbeids- og oppholdsområdet for astronautene. Arbeidsområdet er utstyrt med arbeidsstasjoner og annen infrastruktur for å gjøre det lettere for astronautene å utføre sine daglige oppgaver effektivt. For at astronautene skal føle seg hjemme på månen, har vi designet individuelle rom for astronautene, som bad, kjøkken og soverom. I disse rommene bygde vi senger, skrivebord, bokhyller og andre fasiliteter for å hjelpe astronautene med å tilpasse seg livet på basen. I tillegg har vi selvfølgelig også designet spillhaller, treningssentre og andre underholdningssteder for astronautene våre, slik at de kan nyte både kropp og sinn, arbeid og hvile. Til slutt har vi utviklet et relativt komplett sikkerhetsforsvarssystem som overvåkes i sanntid av satellittobservasjon og et radarbasert radarnettverk for å garantere basens sikkerhet.
    Teknologi: hydrogengjenvinningsteknologi, CO2-fikseringsteknologi, halvlederteknologi, trykksvingadsorpsjonsteknologi, pulskompresjonsteknologi, sensorteknologi osv.
    Materialer: karbonfiber, glass, rustfritt stål, tre, plast, jern, monokrystallinsk silisium, polysilisium, fiber osv.

2.3 - Hvordan beskytter og beskytter måneleiren astronautene mot månens tøffe miljø?

  1. Beskyttelse mot meteoritter: Bygge forsvarssystemer mot meteoritter. Det vi gjør, er at vi bruker et nettverk av satellitter og et nettverk av fasestyrte radarer, og vi overvåker alle meteoritter i flere vinkler, på flere nivåer, og når vi finner dem, sender vi et signal til kommandosenteret, som sender et signal til siloen, som sender en avskjæringsraket for å ødelegge meteoritten og beskytte leiren vår.
    Strålingsproblem: Månefliser med tapp- og tappstruktur sintret fra månejord, deretter montert og konstruert over basen vår for å redusere strålingen.
    Temperaturproblem: Månejord har svært god varmeisolasjon og kan brukes som overflateisolasjonsmateriale på månebasen. Overflaten kan dekkes med et lag månejord for å unngå for høye dagtemperaturer og for sterk nedkjøling om natten.
    De viktigste kildene til vann for måneleiren er intelligent vannproduksjon, polart smeltevann, steinutvinning og jordtransport. For å kunne utnytte vannressursene bedre har vi bygget vanntanker, vannlagringstanker, enheter for gjenvinning av hydrogen- og oksygenioner, lagringstanker, månevogner og annen infrastruktur. Vannet fra hydrogen- og oksygeniongjenvinningsanordningen skal ledes inn i tanken og deretter inn i reservoaret, der roveren transporterer vannet som utvinnes fra polart smeltevann og malm til reservoaret, der det renses ved utfelling og transporteres til lagringstanken. Lagringstanken er koblet til nesten alle enheter for å forsyne hele basen med vann.

3.1 - Hvordan vil måneleiren gi astronautene bærekraftig tilgang til grunnleggende behov som vann, mat, luft og strøm?

Vann:

Vann er kilden til liv. For at måneleiren vår skal ha tilstrekkelig vannforsyning, har vi utviklet et komplett vannforsyningssystem. De viktigste vannkildene for måneleiren er intelligent vannproduksjon, polart smeltevann, utvinning av stein og transport fra jorden. For å kunne utnytte vannressursene bedre har vi bygget vanntanker, vannlagringstanker, enheter for gjenvinning av hydrogen- og oksygenioner, lagringstanker, månevogner og annen infrastruktur. Vannet fra hydrogen- og oksygeniongjenvinningsanordningen skal ledes inn i tanken og deretter inn i reservoaret, der roveren transporterer vannet som utvinnes fra polart smeltevann og malm til reservoaret, der det renses ved utfelling og transporteres til lagringstanken. Lagringstanken er koblet til nesten alle enheter for å forsyne hele basen med vann.

Mat:

I midten av leiren har vi satt opp et sirkulært planteområde, skapt et miljø med konstant temperatur i planteområdet og satt opp plantehyller og insektdeteksjonsinstrumenter. I plantehyllene bruker vi LED-lys for å fremme plantenes vekst og forkorte plantenes vekstsyklus. LED-lys er effektive og har lang levetid, samtidig som varmeeffekten er lav. Astronautene kommer først til å spise mat fra Jorden, og når dyrkingsområdene er satt opp, vil vi dyrke hurtigvoksende mat og grønnsaker som er enkle å tilberede, for eksempel hvete, tomater, jordbær, gulrøtter, linser og søtpoteter.

Kraft:

For det første bruker vi solenergi (månen har ingen atmosfære og er 1,5 ganger mer effektiv enn på jorden) til å fange opp tilgjengelig sollys og sende det til ulike deler av leiren for kontinuerlig å generere strøm og vann.
Den andre er helium-3, som er en naturlig favoritt som kjernebrensel, men dessverre er denne ressursen for sjelden på Jorden til å kunne brukes til kjernekraftproduksjon i stor skala. På månen er det derimot rikelig med helium-3, med en estimert lagringskapasitet på mer enn en million tonn, ifølge måneundersøkelser. Og det er en miljøvennlig ressurs. I årenes løp tror jeg at dere alle har kjent på problemene med klimaoppvarmingen. Hovedårsaken er bruken av ulike karbonressurser, noe som fører til at stadig flere drivhusgasser slippes ut i atmosfæren, slik at jordens drivhuseffekt blir sterkere og sterkere. Helium-3, en ren energikilde, utgjør ikke et slikt problem fordi den ikke slipper ut klimagasser som karbondioksid. Dette er fornuftig med tanke på det presserende behovet for å forbedre miljøet.

Luft:

For å produsere oksygen på månen kan enheten brukes til smelteelektrolyse. Denne teknologien kan varme opp og smelte månejord eller stein for elektrolyse. Oksygenet frigjøres i form av bobler fra smelten.
Denne teknikken er enkel, krever ingen ekstra reagenser og tar ikke hensyn til materialgjenvinning og resirkulering. I tillegg til oksygen kan den også brukes til fremstilling av silisium, jern og andre metallmaterialer med høy renhet.
Ifølge Guo Linli, forsker ved 508 Institute of China Fifth Academy of Astronautics, har 511 Institute of China Fifth Academy of Astronautics utført eksperimenter for å produsere oksygen på måneoverflaten ved hjelp av Chang'e-sondeplattformen og en liten reaktor, og oppnådd en viss suksess.

3.2 - Hvordan vil måneleiren håndtere avfallet som astronautene produserer på månen?

For det første kan organisk avfall og menneskelig avfall produsert av astronauter på månen brytes ned til gjødsel i bioreaktorer, som deretter kan brukes til å dyrke planter. I tillegg kan avløpsvannet omdannes til vann som kan gjenbrukes av astronautene ved hjelp av renseprosesser som omvendt osmose og destillasjon.
For det andre kan det uorganiske avfallet og det kasserte utstyret som astronautene produserer på månen, gjenvinnes og gjenbrukes. For eksempel kan utrangert utstyr og metalldeler bearbeides til nye deler, og brukte batterier og elektronisk avfall kan resirkuleres. Dette reduserer ikke bare avfallsmengden, men maksimerer også ressursutnyttelsen. Endelig må avfall som ikke kan resirkuleres eller gjenvinnes, deponeres på riktig måte. Man kan for eksempel bygge deponier på månen, begrave avfallet under jorden eller bruke teknologier som høytemperatursmelting.

3.3 - Hvordan vil måneleiren opprettholde kommunikasjonen med Jorden og andre månebaser?

Vi kan kommunisere informasjon mellom månen og jorden og måneleiren via kunstige satellitter, og de bærbare ryggsekkene som astronautene bærer på seg, har VHF-radioer som kan overføre lyd- og biosensordata fra romdraktene til kontrollsenteret, og deretter overføre informasjon via kunstige satellitter. Vi kan ikke bare kommunisere, men også overvåke de fysiske helseindikatorene til hvert eneste menneske i måneleiren ved hjelp av sensorklærne som folk har på seg, og beskytte livet og helsen til alle ansatte i måneleiren.

4.1 - Hvilke(t) vitenskapelig(e) tema(er) vil være i fokus for forskningen i deres Moon Camp? Forklar hvilke eksperimenter dere planlegger å gjøre på månen (for eksempel innen geologi, miljø med lav tyngdekraft, biologi, teknologi, robotikk, astronomi osv.)

I måneleiren med konseptet "økologisk by" formidler vi til verden det utforskende konseptet med å integrere biomorfisme, bionikk og informasjons- og kommunikasjonsteknologi. Rundt dette temaet vil satellittbane, økologisk park osv. være de mest interessante eksperimentene for oss.

Satellittbaneeksperiment (banetest, kommunikasjonstest, observasjonstest, systemtest, kollisjonstest, levetidstest):

Forbedre kommunikasjonskapasiteten: Konstruksjonen av kommunikasjonssatellitter i månebane kan forbedre kommunikasjonskapasiteten mellom jorden og månen og gi bedre kommunikasjonsstøtte for fremtidig måneutforskning og landing av mennesker på månen.
Navigasjons- og posisjoneringssystem for månen: Konstruksjonen av navigasjonssatellitter i månebane kan gi nøyaktige posisjonerings- og navigasjonstjenester for sonder og astronauter på månens overflate, i likhet med GPS-systemet på jorden.
Observasjon og utforskning av månen: Konstruksjonen av observasjonssatellitter i månebane kan gi en omfattende og kontinuerlig observasjon og utforskning av måneoverflaten, noe som gir viktige data for utvikling av månens ressurser og miljøforskning.
Vitenskapelig forskning i verdensrommet: Konstruksjonen av vitenskapelige forskningssatellitter i månebane kan utføre romvitenskapelige eksperimenter og forskning, for eksempel studier av solvind, kosmiske stråler, mikrogravitasjonsmiljø osv.
Base for utforskning av verdensrommet: Månesatellitter i bane rundt månen kan fungere som et springbrett for utforskning av verdensrommet og gi viktig støtte til fremtidig utforskning av Mars og videre utforskning av verdensrommet.

I dag har menneskene teknologien til å sende satellitter i bane rundt månen. For eksempel har Apollo-programmet i USA og Kinas Chang'e-sonde alle lykkes med å sende sonden i bane rundt månen. Selv om kostnadene ved å sende en satellitt i månebane er relativt høye, forventes det at oppskytingskostnadene gradvis vil synke etter hvert som romteknologien utvikler seg. I tillegg kan satellitter i månebane gi viktig støtte til fremtidig utforskning og utvikling av månen, og investeringen er verdt det i det lange løp. Fra et praktisk synspunkt er det fornuftig å bygge satellitter i månebane. Kort sagt er det svært viktig å bygge satellitter i bane rundt månen, og det er teknisk, økonomisk og praktisk gjennomførbart. Med den videre utviklingen av romteknologi vil bygging av satellitter i månebane bli en realitet i fremtiden.

Den økologiske parken er et eksperiment:

Den økologiske parken på månen må bygge et lukket, sirkulært økosystem for å sikre at mennesker og andre organismer overlever. Dette omfatter blant annet dyrking av mat, oksygentilførsel og avfallshåndtering. For å bygge et økosystem på månen må man løse mange utfordringer, for eksempel hvordan man kan dyrke avlinger i miljøer med lav månetyngdekraft, og hvordan man opprettholder stabiliteten i økosystemet. Månens økologiske park kan fungere som en vitenskapelig forskningsbase for forskning på månens geologi, biologi og miljø. Samtidig kan den økologiske måneparken også bli en base for utvikling av månens ressurser og romturisme.

Etableringen av den økologiske måneparken er et utfordrende og lovende prosjekt, og vi ser frem til at håpefulle unge mennesker deltar!

5.1 - Hva ville du inkludert i astronauttreningsprogrammet for å forberede astronautene på en måneferd?

Astronauter er en spesiell yrkesgruppe som driver med aktiviteter i verdensrommet. De må utføre spesielle oppgaver som flyovervåking, drift, kontroll, kommunikasjon, vedlikehold og vitenskapelig forskning under spesielle miljøforhold, og kan leve normalt. Dette krever at de utfører streng trening, slik at de har utmerkede fysiske og psykiske egenskaper, har en sterk evne til å tilpasse seg de spesielle miljøfaktorene i romfart, og mestrer romfartøyet og fullfører oppdraget bør ha en rekke kunnskaper og ferdigheter. Treningsinnholdet for astronauter inkluderer: fysisk trening, teoretisk kunnskap, psykologisk trening, utholdenhet og tilpasningsevne til spesielle miljøfaktorer, overlevelsestrening og opplæring i romfartsteknologi, opplæring i romfartsmedisinsk teknologi, opplæring i romfartsvitenskap, kunnskap og teknologi, overlevelsestrening og omfattende opplæring. Det er også behov for å føle miljøet med lav tyngdekraft i mikrogravitasjonstilstanden i den flytende siloen uten tyngdekraft og tilpasse seg månemiljøet på forhånd. For å sikre at astronautenes fysiske og psykiske kvalitet er god nok til raskt å tilpasse seg et spesielt miljø, er det nødvendig å kjenne på miljøet med lav tyngdekraft i mikrogravitasjonstilstanden i den flytende kabinen uten tyngdekraft og tilpasse seg månemiljøet på forhånd. Gjennomføre teknisk trening som romfartøy, slik at astronauter kan delta i forskning og flyvning på månen.

5.2 - Hvilke romfartøyer vil din fremtidige måneferd trenge? Beskriv farkostene som finnes i Moon camp, og vurder hvordan dere vil reise til og fra jorden og utforske nye destinasjoner på månens overflate.

Vi har med oss Tianwen-11-romfartøyet som er uavhengig utviklet av Kina, og som er delt inn i følgende tre deler:

Bemannet kapsel: Den frakter hovedsakelig noen forskere og et lite antall erfaringer fra måneleiren.
Kommandomodul: Romfartøyets bevegelsesretning styres av kunstig intelligens, og etter at hoveddelen har nådd månen, vil den forbli i månebane for å utføre en overvåkingsfunksjon.
Lasterom: Hovedsakelig ansvarlig for å transportere det som trengs til måneleiren, samt litt mat.

På månen skal vi bygge vår egen rover og transportere den.

Normalt ville vi returnere til Jorden i en bemannet kapsel. Vi har et system for å avbryte oppskytingen fra månen, som er beregnet på nødsituasjoner.
Vi har en kommandomodul (det vil si en deteksjonssatellitt) i bane rundt månen, som vil endre månens bevegelse og kan overvåke situasjonen på månens overflate i sanntid. Vi astronauter kan kjøre månekjøretøy eller sonder for å utforske månen i henhold til forholdene på månens overflate.