No Moon Camp Pioneers, a missão de cada equipa é desenhar em 3D um acampamento lunar completo utilizando o software da sua escolha. Têm também de explicar como vão utilizar os recursos locais, proteger os astronautas dos perigos do espaço e descrever as instalações para viver e trabalhar no seu acampamento lunar.
Escola Secundária de Shangai Qingpu Shanghai-Qingpu China 15, 16 6 / 2 Inglês
Software de desenho 3D: Fusion 360
Nos sessenta e dois anos desde que os humanos entraram no espaço, a tecnologia avançou dramaticamente. Queremos voltar a deixar a Terra para fazer algo maior. Para explorar totalmente a Lua e para posterior expansão e habitação a longo prazo, queremos construir alguns campos lunares para sustentar astronautas e cientistas.
O nosso acampamento lunar está protegido por uma cúpula circular para reduzir a dissipação de calor. A área central está dividida em área de investigação, área de armazenamento de alimentos, área médica, área de habitação, área de armazenamento de equipamento, área de plantação e um abrigo subterrâneo, que tem a forma de uma esfera ligada em ângulo, tendo em conta a estabilidade e a praticabilidade. As outras duas áreas são a fusão nuclear, a eletrólise, a área de tratamento de águas residuais e a área de fitness e lazer. Estão ligadas à zona central em forma de meio amendoim, mostrando a estabilidade e a segurança globais do triângulo, ao mesmo tempo que são totalmente funcionais, para satisfazer todas as necessidades dos três astronautas.
Para os materiais de construção, utilizamos um betão composto e material à base de nitreto de boro trazido da terra para a fundação e o nível inferior do edifício. A superestrutura e a cúpula são feitas de metal de memória e vidro à prova de radiação, tornando o acampamento forte e protegido da interferência da radiação.
Fazemos engenharia suficiente para fornecer aos nossos acampamentos lunares água, comida, ar, combustível e energia e para sermos auto-suficientes a longo prazo.
A nossa investigação centra-se na astronomia, botânica e geologia, e em experiências na Lua para fazer avançar a ciência.
O nosso objetivo é fazer avançar a ciência, desenvolver novos materiais a partir do solo lunar e transformar o campo lunar numa nova casa.
A Lua, sendo o planeta mais explorado pelos seres humanos, é atualmente um dos nossos principais objectivos de exploração. Para podermos explorar plenamente a Lua, temos de conseguir habitar nela a longo prazo, pelo que temos de construir acampamentos lunares para sustentar a sobrevivência humana, fornecer oxigénio, armazenar alimentos, desenvolver energia e outras funções.
A participação no Campo Lunar permitirá que a nossa imaginação de campos lunares se concretize através da modelação e, no processo de modelação, permitir-nos-á também aprender mais sobre a Lua e as tecnologias de exploração lunar disponíveis.
Queremos construir um acampamento lunar na cratera. Os critérios para a escolha da cratera são: um, haver gelo e água nas proximidades, para que se possa obter água diretamente através da reflexão da luz solar com a ajuda de um espelho. Dois, dentro do pico do dia perpétuo, para que se possa assegurar uma energia solar estável como forma de garantir o fornecimento de energia. Três, perto da camada de intemperismo, porque a camada de intemperismo do solo lunar pode ser utilizada como matéria-prima para o oxigénio.
A construção está dividida em sete fases:
Na primeira fase, é construída uma área de preparação num local designado para preparar a construção posterior da base e o transporte de materiais.
Na segunda fase, o módulo de aterragem é lançado da estação de preparação para o local de destino e transporta uma sonda, equipamento de exploração científica, equipamento de comunicação e painéis solares para realizar as tarefas de uma estação de pré-energia e de uma estação de comunicação, para efetuar uma exploração preliminar do local selecionado e para fornecer apoio de infra-estruturas para a construção subsequente.
Na terceira fase, o módulo de aterragem será lançado a partir da estação de preparação, e o robô lunar e os materiais de construção serão enviados para a superfície lunar pelo módulo de aterragem, e o betão compósito será preparado utilizando o solo lunar e os materiais trazidos, e a construção da estrutura principal da base, das infra-estruturas e da cúpula externa será realizada por tecnologia de impressão 3D para completar a construção do local de aterragem de materiais, e posterior implantação e manutenção de todos os tipos de equipamento. Neste momento, a base lunar pode ser transportada e trocada pelos robôs da superfície lunar, constituindo um sistema de intercâmbio de informação, energia e materiais, e o fluxo inicial de informação, o fluxo de energia e a capacidade de interação do fluxo de materiais entre os rovers da base lunar, e o protótipo da base lunar está concluído.
Na quarta fase, o sistema de lançamento à superfície lunar e o local de aterragem são implantados, e o módulo de aterragem pode ser lançado para chegar à área de preparação para transportar mantimentos e trazer de volta à base, e as instalações de salvaguarda sobre a descolagem à superfície lunar são implantadas no local de aterragem para configurar um conjunto de veículos de retorno para a base.
Na quinta fase, o módulo de aterragem é utilizado para regressar à base com o equipamento interno da base, e o robô de superfície lunar é utilizado para satisfazer as necessidades das actividades do pessoal.
Na sexta fase, será efectuada uma aterragem lunar tripulada. Nesta fase, os astronautas serão estacionados para serem destacados, será efectuada a instalação do equipamento interno e a investigação científica da base, e será inicialmente construída uma base lunar. O módulo de aterragem transportará o veículo de retorno durante a aterragem lunar tripulada, formando uma relação de reserva com o veículo de retorno configurado na superfície lunar, a fim de salvaguardar a vida do pessoal em caso de emergência.
Na sétima fase, a instalação e o funcionamento do interior da base são concluídos pelos astronautas, e o trabalho de investigação científica e as missões de extração de recursos começam oficialmente.
Durante o processo de construção, será necessário transportar sondas, robôs de superfície lunar, vários tipos de equipamento de base e materiais de construção da Terra, e a estrutura principal da base conterá uma grande quantidade de solo lunar, o que reduzirá a necessidade de transporte de material e o tempo de construção.
Em termos de forma, porque a cúpula e a resistência à carga e à pressão da cúpula são mais fortes do que o mesmo volume de edifícios, de acordo com o local da base lunar, tencionamos construir uma estrutura de cúpula acima da cratera para reduzir o impacto das diferenças de pressão, para situações súbitas e inesperadas, porque a cúpula tem uma forte resistência à carga, pode ganhar tempo para a base reagir e tomar medidas para reduzir perdas desnecessárias.
Em termos de materiais, devido ao ambiente especial, necessidade de lidar com alto vácuo, temperatura ultra-alta, temperatura ultra-baixa, etc., a cúpula que escolhemos para usar metal de memória como o esqueleto, combinado com materiais de betão especiais, pode suportar altas temperaturas. Ao mesmo tempo, a utilização de vidro à prova de radiação pode filtrar os raios cósmicos para proteger a base da interferência da radiação, e o design normalmente fechado pode impedir a invasão de poeira lunar no interior para afetar o progresso da investigação científica; o edifício principal do centro escolhemos uma parede de construção de camada dupla, a camada interna usando betão especial, a camada externa usando solo lunar, forte, pode suportar diferenças de pressão, pode fornecer um ambiente de investigação seguro para os astronautas, enquanto controla a gama de transferência de calor, para Manter a temperatura para evitar a perda de calor.
Em termos de segurança, prevê-se o estabelecimento de medidas de proteção adicionais em locais propensos a impactos de meteoritos para evitar impactos de meteoritos, a seleção de pequenos meteoritos para destruição e dos seus fragmentos para investigação científica, o estabelecimento de dispositivos de recolha de meteoritos para exploração e investigação relevantes, e iniciar medidas de emergência no caso de um meteorito muito grande ou de outro acidente extremamente destrutivo para o campo lunar, utilizando um lançador da superfície lunar para escapar para o ponto de Lagrange, com os satélites a reflectirem rapidamente a situação e a enviarem informações para a Terra, e os investigadores a aguardarem no ponto de Lagrange uma resposta da Terra e um novo programa científico. Os satélites reflectem rapidamente a situação e enviam informações para a Terra, enquanto os investigadores aguardam no ponto de Lagrange uma resposta da Terra e um novo programa de investigação.
Para o abastecimento de água, inicialmente transportamos alguma da água da Terra para a Lua, para fazer face à janela vazia, antes de podermos extrair água gelada de forma estável. O líquido residual produzido pelos astronautas nas suas vidas é depois fraccionado, filtrado e outros passos para obter uma parte de água limpa, e o resto é enviado para a área de plantação ou descarregado para o espaço exterior.
Para o aprovisionamento alimentar, cultivamos batatas, couves, brócolos, tomates, pimentos e muitos outros vegetais, e trazemos da Terra alguma carne enlatada. Para satisfazer as necessidades nutricionais dos astronautas.
Para o lado do ar, utilizamos alguns compostos activos no solo lunar como catalisadores para converter água e dióxido de carbono em oxigénio, hidrogénio, metano e metanol, utilizando técnicas de fotossíntese artificial com a ajuda de luz solar simulada. No entanto, o oxigénio obtido aqui não é suficiente. O fornecimento de oxigénio depende principalmente da eletrólise da água, e o seu subproduto, o hidrogénio, é alimentado ao reator Sabatier para produzir metano
Para nos adaptarmos ao ambiente lunar e fornecermos energia estável a longo prazo ao acampamento lunar, utilizamos a energia solar na fase inicial do acampamento. Mais tarde, utilizamos componentes extraídos do solo lunar como catalisadores de fotossíntese artificial para preparar combustível para a produção de energia, e tecnologia de produção de energia de fusão nuclear limpa e eficiente como solução de produção de energia de reserva para todo o acampamento lunar. Ao mesmo tempo, armazenamos o excesso de energia em baterias para fazer face à maioria das condições climatéricas extremas possíveis, conseguindo uma solução segura de fornecimento de energia.
Os resíduos gerados pelos astronautas são principalmente urina, fezes e dióxido de carbono. A urina é separada da água destilada por destilação por compressão de vapor e enviada para o módulo de tratamento de água para posterior filtração e reacções de oxidação catalítica para obter água parcialmente limpa; os restantes resíduos e fezes podem ser utilizados como fertilizante no módulo de cultivo ou podem ser diretamente descarregados no espaço. O dióxido de carbono é enviado para o módulo de plantação para fotossíntese e, se houver excesso, é enviado para o reator Sabatier, onde reage com o hidrogénio para obter água e metano sob a ação de um catalisador.
Os resíduos domésticos produzidos pelos astronautas serão rigorosamente separados, os resíduos húmidos serão enviados para a área de plantação; toalhas de papel, sacos de plástico e outros resíduos secos passarão por uma série de etapas, tais como compressão, acumulação, etc., e depois serão colocados na atmosfera da Terra para incineração, a fim de reduzir a poluição no espaço.
Utilizamos a tecnologia de retransmissão por satélite para as comunicações. Três satélites são colocados sobre a Lua, assegurando que cada parte da Lua é coberta por pelo menos um satélite e utilizando a banda S UHF, que pode penetrar na ionosfera da Terra sem deflexão ou reflexão, permitindo uma comunicação eficiente por retransmissão de micro-ondas entre os campos e a Terra e entre os campos na Lua.
Para o transporte de provisões, equipamento científico e pessoal. Utilizamos o ponto Lagrangiano no espaço Terra-Lua, onde as forças gravitacionais dos dois maiores corpos Terra-Lua se anulam mutuamente, e os objectos localizados neste ponto podem permanecer relativamente equilibrados. Basta dar um pequeno impulso neste ponto para que o que queremos transportar se mova na direção do impulso. Existem teoricamente cinco pontos Lagrangianos no sistema Terra-Lua, e o que usamos está localizado a cerca de 323.110 km da Terra. Primeiro, lançamos a nave espacial para a estação de preparação no ponto Lagrangiano, onde adicionamos propulsor e, ao mesmo tempo, lançamos um módulo de aterragem da Lua para recolher a nave espacial e transportar o que queremos entregar da estação de preparação para a Lua. Desta forma, a nave espacial deixaria de ter de transportar propulsor para a aterragem lunar e para a descolagem e regresso quando sai da Terra, nem precisaria de transportar um módulo lunar, os custos de transporte seriam muito reduzidos e o módulo lunar poderia ser utilizado várias vezes, uma vez que a Lua não tem atmosfera.
A investigação do nosso grupo no campo lunar centra-se na astronomia, botânica e geologia.
Vamos observar objectos perto da Lua e na parte de trás da Lua através de telescópios, e a NASA já propôs a possibilidade de construir um observatório na parte de trás da Lua para evitar a poluição luminosa e de comunicações da Terra. Por isso, vamos construir radiotelescópios de comprimento de onda ultra-longo na parte de trás da Lua. Em comparação com os telescópios astronómicos na Terra e na órbita próxima da Terra, a construção de radiotelescópios de comprimento de onda ultra-longo na parte de trás da Lua tem enormes vantagens, incluindo Os radiotelescópios astronómicos de comprimento de onda ultra-longo observam o universo em comprimentos de onda superiores a 10 metros (com frequências inferiores a 30 MHZ), o que pode refletir a ionosfera terrestre, que ainda não foi explorada pelo Homem; a Lua actua como uma barreira física natural para ajudar os telescópios astronómicos lunares a isolar os efeitos das fontes de ruído de rádio da Terra, da ionosfera, dos satélites em órbita terrestre e dos sinais de interferência de rádio do Sol durante as noites lunares. Por conseguinte, é necessário implantar uma grelha metálica com 1 km de diâmetro para formar um refletor em forma de bola com uma relação profundidade/diâmetro adequada.
Em botânica, estudaremos o solo lunar recolhido por robôs lunares e as sementes e plântulas de plantas trazidas da Terra, utilizando microscopia e experiências químicas para descobrir se os oligoelementos no solo lunar podem dar às plantas energia e nutrientes suficientes. No laboratório de ciências, também cultivamos diferentes sementes de plantas no solo lunar para encontrar plantas que sejam mais adequadas para crescer na Lua. Durante o processo de incubação, colocamos as sementes com o solo lunar num termóstato com luz azul e vermelha para garantir a taxa máxima de crescimento das sementes.
Geologicamente, as características topográficas da superfície lunar podem ser classificadas em três categorias: terras altas, crateras de impacto do mar lunar e topografia vulcânica. Utilizaremos o rover lunar para recolher amostras relevantes e investigaremos a morfologia da superfície lunar e as características de distribuição dos materiais da superfície lunar, estudando os três tipos de amostras recuperadas da superfície lunar: rochas ígneas cristalinas, brechas e solos lunares e partículas de vidro.
Além disso, o rover lunar será concebido e fabricado na área da investigação, terá a função de recolher amostras lunares e será equipado com impressoras 3D, equipamento médico e material de subsistência no veículo para garantir que os astronautas no rover lunar possam trabalhar, bem como viver e descansar.
A Lua tem muito pouca gravidade, terreno ondulado e muitas explorações lunares têm de ser efectuadas por astronautas fora da cápsula, pelo que treinaremos os astronautas em simulações de ausência de gravidade e de ambiente lunar, para que se possam adaptar antecipadamente à ausência de gravidade, a fim de reduzir o desconforto fisiológico e ajudar a que a exploração no exterior decorra mais facilmente.
A Lua é um ambiente extremamente perigoso e desconhecido para os seres humanos, e os astronautas que exploram o exterior devem garantir a sua própria segurança e, em seguida, garantir a segurança dos seus companheiros, pelo que seremos treinados e simulados para lidar com algumas possíveis emergências.
Perante um ambiente tão desconhecido, os astronautas têm de suportar uma grande pressão psicológica para ir à Lua, sair da cápsula de investigação, etc. Por conseguinte, a fim de tornar a aterragem na Lua mais suave, forneceremos orientação psicológica aos astronautas para reduzir a pressão psicológica e o desconforto psicológico, de modo a que os astronautas concluam a missão com uma atitude positiva.
A Lua tem muitos materiais inexplorados e não estudados, e os astronautas devem ter um bom conhecimento da Lua antes de irem para a Lua, e deixaremos que os astronautas aprendam a utilizar as máquinas avançadas nos campos lunares para efectuarem pesquisas e investigações sobre os materiais da Lua.
No ambiente sem gravidade, os músculos dos astronautas podem desaparecer gradualmente. Antes de irem para a Lua, os astronautas devem efetuar um treino físico rigoroso e seguir uma dieta razoável para garantir que, na missão a longo prazo, mantêm uma boa saúde e força física.
As missões incluem naves espaciais tripuladas utilizadas para voar da Terra para a Lua, veículos de lançamento utilizados para reabastecer os abastecimentos e materiais, sondas utilizadas para explorar o ambiente e muito mais. No acampamento lunar, os astronautas também podem controlar remotamente pequenos robôs de exploração no interior para exploração avançada e recolha de amostras na Lua, havendo também ligações orbitais a vários edifícios para transporte rápido a longas distâncias.
A lua tem pouca gravidade e não tem atmosfera, pelo que atualmente podemos utilizar o veículo para inverter o impulso e enviar a nave espacial de volta à Terra. No futuro, também podemos utilizar dispositivos de catapulta electromagnética para lançar pequenas naves e naves espaciais, o que é mais rápido e mais conveniente do que a manipulação direta de naves espaciais, e pode ser reutilizado, com menos poluição ambiental, tanto eficiente como prático.
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