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imagem interactiva da descoberta

Galeria do projecto Moon Camp Pioneers 2022 - 2023

 

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.

White Rabbit

郑州轻工业附属中学  河南省郑州市-金水区    China 19, 18   3 / 1 Inglês
Software de desenho 3D: Fusion 360



1.1 - Descrição do projecto

Com o rápido aumento da população e o aumento da procura de terras humanas, os recursos terrestres existentes na Terra são quase inesgotáveis, pelo que as pessoas começam a voltar a sua atenção para o espaço. A nossa equipa planeia construir uma estação de trânsito espacial na Lua como um trampolim para se instalar em Marte, que é mais adequado para a sobrevivência humana, e também como uma estação de trânsito para a exploração tripulada do espaço profundo, porque o ambiente espacial pode ser detectado mais claramente no espaço exterior.

O acampamento é composto principalmente por dois círculos, o círculo interior está interligado entre si e contém a área de funções básicas de vida, e o círculo exterior é a área funcional, como a estação de lançamento de foguetões e o dispositivo de conversão de recursos. Para que as pessoas possam descansar aqui para a próxima viagem, a área residencial e a área de vida e de entretenimento do nosso acampamento são muito confortáveis, e alguns equipamentos também introduzem a Internet das Coisas e a tecnologia ChatGPT, que pode interagir com as pessoas e ligar-se à informação de base em tempo real, realizando a interligação de todas as coisas, melhorando consideravelmente a sensação de experiência de vida e conforto, e aliviando o cansaço da navegação espacial das pessoas.

1.2 - Porque é que quer construir um Campo Lunar? Explique o objectivo principal do seu acampamento lunar (por exemplo, fins científicos, comerciais e/ou turísticos).

A fim de aumentar a distância da viagem interestelar humana, e porque a Lua é o satélite natural mais próximo da Terra, o projeto construiu um acampamento na Lua para servir de trampolim para apoiar os planos de colonização humana de Marte. As pessoas partem primeiro da Terra para a Lua, depois fazem uma pausa na Lua e o foguetão também pode reabastecer a energia antes de partir. Para além disso, é mais fácil observar o ambiente no espaço na Lua para que a navegação possa ser avaliada. Por estes motivos, o acampamento serve também de trampolim para a exploração tripulada do espaço profundo, apoiando o desenvolvimento da ciência.

2.1 - Onde queres construir o teu acampamento lunar? Explica a tua escolha.

O acampamento lunar é construído numa planície perto do equador, na região oceânica tempestuosa da lua, que tem uma vantagem geográfica sem paralelo. Em primeiro lugar, está situado na região equatorial, onde o vento solar tem um maior ângulo de incidência, pelo que a concentração de "hélio-3" na região equatorial da Lua pode ser maior, o que constitui a fonte de energia do acampamento. Em segundo lugar, situa-se na parte da frente da lua e está amplamente distribuído com basalto do mar lunar, cujo teor de ilmenite pode atingir 25%-30%, que é a fonte de água do acampamento. Além disso, a região equatorial tem uma grande vantagem em termos de tráfego extra-mensal, que é o que a nossa equipa mais valorizou na escolha deste local.

2.2 - Como tencionas construir o teu acampamento lunar? Pensa na forma como podes utilizar os recursos naturais da Lua e nos materiais que terás de trazer da Terra. Descreve as técnicas, os materiais e as tuas escolhas de design.

A construção do acampamento é principalmente concluída por um robô de impressão 3D de metal com ligação de cinco eixos e um robô de montagem inteligente que utiliza a tecnologia de deposição direta de energia. O invólucro do acampamento é feito principalmente de carboneto de titânio, porque a sua dureza é inferior apenas à do diamante, tem uma forte resistência à pressão e ao impacto e é um produto do fluxograma básico do acampamento, sendo a fonte de energia produzida continuamente no início. Na primeira fase, enviaremos primeiro o robô de impressão, o robô de montagem e alguns materiais necessários para a lua, e a bateria de reserva e os painéis solares do próprio foguetão são a sua principal fonte de energia. Os robôs começarão por desenvolver um terreno adequado para acampar na lua, depois construirão reactores de fusão para lhes fornecer uma fonte de energia sólida e, em seguida, construirão lentamente outros dispositivos de conversão de energia, anéis interiores e exteriores. Na segunda fase, dois técnicos serão trazidos para realizar algumas das emendas necessárias e a inspeção do equipamento do acampamento, e trarão também alguns dos instrumentos e equipamentos necessários para o acampamento. Na terceira fase, após a estabilização do funcionamento experimental do campo durante um período de tempo, a estação de transferência pode ser colocada em funcionamento, e haverá alguma expansão de acordo com a situação.

2.3 - Como é que o vosso Acampamento Lunar protege e abriga os vossos astronautas contra o ambiente rigoroso da Lua?

Em primeiro lugar, o invólucro do acampamento é feito de carboneto de titânio sólido, que pode resistir ao impacto de meteoritos e pode avisar os meteoritos com antecedência sob a deteção de radares multifuncionais para evitar perigos com antecedência. A parte de vidro no exterior do acampamento é feita de vidro de silicato de bário à prova de radiação, a parte de metal é coberta com uma camada de material anti-radiação de fibra metálica para resistir à radiação, e os astronautas também tomam vitaminas A e C diariamente para prevenção. As temperaturas extremas são controladas através de um sistema de ventilação e isolamento no acampamento. Para o vácuo espacial, todo o acampamento tem salas e passagens fechadas com ar, através de um sistema eficiente de circulação de oxigénio, mantém um ambiente atmosférico semelhante ao da Terra, assegura as necessidades respiratórias do pessoal e impede que a lama e o pó da superfície lunar entrem na base.

Em segundo lugar, o campo dispõe de um sistema de reciclagem de lixo, que transforma os excrementos humanos e os resíduos sólidos em substratos semelhantes ao solo e em fertilizantes para a plantação de plantas. O segundo recolhe as águas residuais de várias áreas do campo e divide-as em tipos purificáveis e não purificáveis, tratando-as depois separadamente, algumas para utilização secundária e outras para serem purificadas em água nova utilizável, melhorando a utilização dos recursos hídricos.

Em terceiro lugar, o campo tem uma sala de plantação que pode fornecer legumes frescos para os astronautas comerem e suplementar as vitaminas. Além disso, para evitar que as pessoas se cansem da comida, os robôs inteligentes do acampamento ensinarão às pessoas uma variedade de práticas alimentares diferentes, de modo a que os mesmos ingredientes tenham sabores e aparências diferentes.

Em quarto lugar, existe uma sala médica no acampamento, que pode tratar de emergências e prestar apoio vital aos astronautas.

3.1 - Como é que o vosso acampamento lunar proporcionará aos astronautas um acesso sustentável a necessidades básicas como água, alimentos, ar e energia?

Água: A frente da lua é rica em ilmenite, e uma grande quantidade de água pode ser obtida através da reação com o hidrogénio, e a água pode ser desinfectada e filtrada para se tornar uma fonte de água normal.

Alimentação: No início, as pessoas comiam alimentos trazidos da terra até que a primeira vaga de culturas na câmara de plantação do campo amadureceu e proporcionou um fornecimento constante de alimentos. A sala de plantação adopta cestos de plantação para realizar o cultivo sem solo e a utilização de substratos semelhantes ao solo para as culturas. Além disso, a ingestão de proteínas e algumas vitaminas é complementada pela utilização de nutrientes trazidos pela terra. Para evitar que as pessoas se cansem da comida, o campo tem pessoal especial para ensinar às pessoas uma variedade de práticas alimentares diferentes, de modo a que os mesmos ingredientes tenham sabores e aparências diferentes.

Ar: Durante o dia lunar, o principal fornecimento de oxigénio é o dióxido de carbono que atinge a folha de ouro e a fotossíntese de algas em grande escala para produzir oxigénio, e no céu negro da lua, este último é principalmente substituído pela eletrólise da água para produzir oxigénio. Após a produção do oxigénio, este é modulado de acordo com a proporção da atmosfera terrestre, entrando depois no acampamento através do sistema de ventilação e isolamento.

Energia: No sistema de energia do acampamento, optámos pela produção de energia de fusão nuclear com fonte de energia auxiliar solar, que desempenha um papel na regulação e estabilização do fornecimento de energia, e a energia de fusão nuclear é também o combustível para os foguetões do acampamento. A zona marítima tranquila onde se situa o acampamento tem 50% do mar da lua onde se pode extrair 3He, que é rico em matérias-primas de fusão, e é muito limpo, eficiente e seguro, o que constitui a melhor opção energética para o acampamento.

3.2 - Como é que o vosso acampamento lunar vai lidar com os resíduos produzidos pelos astronautas na Lua?

Existe uma estação especial de recolha de lixo no acampamento, que utiliza bactérias de fermentação de digestão anaeróbica para degradar os resíduos produzidos na Lua de duas formas. Uma delas é a fermentação do estrume e da urina num substrato semelhante ao solo. Outra forma é decompor os resíduos sólidos em fertilizantes. Para as águas residuais, o acampamento dispõe de um conjunto completo de sistemas de reciclagem de água, que recolhem as águas residuais na área do acampamento e as dividem em dois tipos: purificáveis e não purificáveis, tais como as águas residuais da lavagem das mãos, que são purificadas e se transformam numa fonte de água normal através do sistema de filtragem; a urina não é purificável e será transportada para silos de processamento microbiano como matéria-prima para a produção de substratos de solo para utilização secundária. Este é o sistema de reciclagem de água da nossa unidade, que melhora consideravelmente a utilização dos recursos hídricos.

3.3 - Como é que o vosso Acampamento Lunar vai manter as comunicações com a Terra e com outras bases lunares?

Um radar multifuncional foi construído por cima da sala de estar e de recreio do acampamento, uma das suas funções é manter a comunicação entre o acampamento e outros acampamentos lunares via rádio.

4.1 - Que tópico(s) científico(s) será(ão) o foco da investigação no seu Acampamento Lunar? Explique que experiências planeia fazer na Lua (por exemplo, nos tópicos de geologia, ambiente de baixa gravidade, biologia, tecnologia, robótica, astronomia, etc.).

A migração espacial e a exploração tripulada do espaço profundo são o foco da investigação nos campos. Nos campos de migrantes espaciais, realizam-se principalmente experiências no domínio dos cuidados de saúde e da produção agrícola e alimentar. Após o estabelecimento de um campo na Lua, é necessário resolver uma série de problemas médicos e de saúde, pelo que os cientistas realizam várias experiências médicas, como o teste da eficácia dos medicamentos, a preparação de equipamento médico, a realização de biomonitorização, etc. Uma vez que o campo é autossuficiente em termos alimentares, os cientistas estudam plantas e animais cultivados e criados em ambientes lunares, bem como técnicas de processamento e conservação de alimentos para garantir fontes alimentares frescas, seguras e nutritivas. No caso dos campos tripulados de exploração do espaço profundo, são sobretudo realizadas experiências de astronomia no espaço exterior. O campo lunar está localizado fora da Terra e tem excelentes vistas do céu estrelado durante a noite, o que permite aos cientistas realizar experiências astronómicas, medir e observar outras galáxias e planetas, como a utilização de telescópios celestes (radares multifuncionais para salas de estar) para estudar problemas como a energia escura e a matéria escura.

5.1 - O que incluiria no seu programa de formação de astronautas, para ajudar a preparar os astronautas para uma missão à Lua?

Formação em conhecimentos básicos: incluindo formação em conhecimentos básicos de astrofísica, medicina espacial, ambiente espacial, ciências informáticas, engenharia mecânica, etc. Estes conhecimentos básicos ajudarão os astronautas a compreender melhor e a navegar em várias tecnologias e desafios durante as missões.

Formação em competências específicas: De acordo com as necessidades da missão, os astronautas precisam de ser treinados em competências relevantes, como a operação da superfície planetária, a operação da nave espacial, o planeamento e execução da missão, experiências científicas, etc.

Formação para lidar com situações de emergência: Os astronautas têm de ser submetidos a uma série de acções de formação para lidar com possíveis emergências, como perda de pressão, incêndio, etc. Esta formação é efectuada em simuladores para que os astronautas possam reagir melhor em situações de emergência.

Formação em trabalho de equipa: Os astronautas têm de trabalhar em estreita colaboração nas missões, pelo que é necessária formação em trabalho de equipa. Esta formação inclui normalmente aspectos como liderança, capacidade de comunicação, etc.

Treino físico: Os astronautas precisam de manter um elevado nível de aptidão física, pelo que é necessário treino físico. Este inclui treino em áreas como a aeróbica, o treino de força e a agilidade.

Formação em aculturação: Os astronautas vêm muitas vezes de países e contextos culturais diferentes e precisam de receber formação para os ajudar a adaptarem-se e a aceitarem melhor a diversidade e as diferenças culturais na missão.

5.2 - Que veículos espaciais serão necessários para a tua futura missão à Lua? Descreve os veículos que encontras no teu Moon camp e considera como irás viajar de e para a Terra e explorar novos destinos na superfície da Lua.

Os campos precisam de ter estas naves espaciais com um fornecimento de energia sustentável para suportar voos longos; ter um elevado grau de autonomia, com navegação autónoma e capacidade de evitar obstáculos; ter um bom equipamento de comunicação para assegurar uma comunicação sem problemas. Os astronautas viajam entre a Lua e a Terra através de naves espaciais. No acampamento existe um rover lunar, que pode transportar astronautas para explorar outras partes da superfície lunar.