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.
郑州轻工业附属中学 河南省郑州市-金水区 China 19 6 / 1 Inglês
Software de desenho 3D: Fusion 360
Planeamos construir um campo lunar que possa ser concluído em 20 anos. O acampamento pode fornecer água potável, alimentos e outras condições básicas de vida ao pessoal lunar, e estabelecerá um sistema sólido de energia e investigação científica, lançando uma base sólida para o pessoal lunar efetuar uma série de investigações científicas. O acampamento divide-se em duas partes principais: área funcional e área residencial. A área residencial pode albergar seis pessoas na primeira fase, e atingirá a capacidade de 12 pessoas quando estiver totalmente construída. E equipada com zonas de refúgio adequadas. As áreas funcionais incluem quatro áreas de investigação (biologia, geologia, física e materiais), uma área recreativa e uma área de subsistência, fundição e cultivo localizada nos seis cantos do acampamento. Dispomos também de uma nave espacial equipada com um motor iónico funcional para missões de longa distância ou de regresso à Terra. O radar de comunicações quânticas do acampamento permite comunicações encriptadas de ultra-alcance, em todas as condições meteorológicas e sem atrasos, facilitando a comunicação com outros acampamentos na Terra ou na Lua.
O principal objetivo do acampamento lunar que criámos é a investigação científica. Tal como o nome da nossa equipa sugere, o acampamento lunar é um feito da civilização humana que deixa o seu planeta natal e consegue uma estadia de longo prazo na Lua, num sentido real. É um sinal da expansão da civilização humana para o exterior. O estabelecimento de campos lunares é um avanço importante para a exploração humana e para a inovação científica e tecnológica, bem como uma expressão do mais alto nível de coragem, sabedoria e prática humanas. Aqui, realizaremos experiências físicas, desenvolvimento de materiais, observação biológica, investigação médica no ambiente de microgravidade, procurando experiência para a exploração humana de planetas extraterrestres e fornecendo dados importantes para a investigação humana em geologia, astronomia, química e outros domínios. Utilizar o espaço infinito da Lua para investigação, desenvolvimento e navegação, evitar causar perturbações secundárias na Terra e proteger o ambiente ecológico da Terra.
Decidimos montar o nosso acampamento lunar numa pequena cratera de impacto acima da cratera Shackleton, no Pólo Sul da Lua, porque o ciclo anual de luz de 80-90% permitiria converter em eletricidade energia solar suficiente para manter a base em funcionamento; O local fica perto da área permanentemente sombreada e, após a análise do espetro infravermelho, há uma grande possibilidade de haver muito gelo de água na área sombreada da cratera, à espera da nossa futura investigação e utilização. A cerca de 120 quilómetros da base, o Monte Malapet, cujo cume é sempre visível para a Terra, pode ser utilizado para construir um centro de comunicações terra-terra. No lado mais afastado da montanha, não é afetado pela Terra e pode ser utilizado para a observação astronómica do espaço profundo.
A construção do nosso acampamento lunar utilizará os recursos lunares o mais possível e combinará a cura do betão do solo lunar com a impressão 3D e a tecnologia de fabrico de vidro em microgravidade para construir a estrutura principal da base lunar. Vamos arranjar robôs de impressão de contornos, robôs de impressão 3D, robôs inteligentes de recolha de gelo de água, forno de preparação de enxofre líquido baseado na reação das nuvens, forno de pressão acústica, transportando uma pequena quantidade de materiais auxiliares necessários para a aterragem na Lua. Depois de concluída a construção da grande estrutura em forma de floco de neve do corpo principal do acampamento lunar, os astronautas vão à Lua, organizam e verificam o estado do sistema de suporte de vida. Se tudo estiver normal, a primeira fase do Moon camp está concluída. Na segunda fase, o invólucro de liga de titânio em favo de mel do acampamento será preparado com a ajuda de robôs de impressão de contornos, bem como meios mais abundantes de recolha de energia, como a construção de matrizes de energia termoeléctrica do solo lunar e matrizes de baterias de isótopos.
As ameaças na Lua provêm principalmente das radiações, meteoritos e temperaturas extremas. Estudos anteriores mostraram que o solo lunar tem um bom isolamento térmico e uma certa proteção contra as radiações, pelo que o betão impresso pelo solo lunar desempenhará o papel de proteção mais importante. Além disso, com base nos abundantes recursos de óxido de silício e de óxido de titânio existentes na Lua, o invólucro de liga de titânio e a sanduíche de vidro à prova de radiações serão construídos. Vários dados experimentais mostram que a estrutura tem excelentes propriedades físicas e químicas. E o nosso acampamento lunar está localizado numa pequena cratera de impacto acima da cratera Shackleton no Pólo Sul da Lua. Isto colocaria o acampamento numa área afundada rodeada de colinas ou crateras, reduzindo grandemente o risco de meteoritos atingirem o acampamento. Para além disso, o nosso acampamento lunar tem um design semi-rebaixado, e o piso mais baixo será construído como uma área de refúgio. Simultaneamente, o sistema de aviso conjunto da Terra e da Lua é utilizado para fornecer um aviso de impacto em todas as condições climatéricas para possíveis perigos, de modo a evitar que desastres de grande escala prejudiquem o pessoal estacionado na Lua.
Água:
Os recursos hídricos são essenciais para a sobrevivência e construímos a base perto da área de gelo de água para facilitar o acesso. O gelo de água recolhido será primeiro armazenado em cavernas de gelo subterrâneas e depois derretido todas as semanas para o alimentar no sistema de abastecimento de água, onde será filtrado para ser utilizado pelas pessoas.
Alimentação:
Na fase inicial da exploração, a alimentação deve basear-se em alimentos espaciais terrestres, mas não apenas em alimentos trazidos da Terra. Em preparação para uma longa estadia na Lua, alimentar-nos-emos principalmente de culturas que têm um ciclo de reprodução curto. Construímos salas de aeropulturação nas áreas exteriores da base, enchemos as salas de cultura com atomização pressurizada de solução nutritiva, oxigénio e dióxido de carbono exalados por seres humanos para realizar culturas sem solo, cultivar culturas transgénicas e fornecer os nutrientes necessários aos astronautas.
Ar:
O ar é um dos factores ambientais importantes para a sobrevivência humana. O oxigénio pode ser libertado através da eletrólise da água como recurso de reserva de oxigénio. Também planeamos extrair/refinar oxigénio de massas rochosas que contenham oxigénio. Ao mesmo tempo, vamos acrescentar um sistema de circulação de ar para garantir que os astronautas tenham sempre ar fresco na base.
Energia:
As baterias de radioisótopos, caracterizadas pela sua estrutura simples e pela capacidade de funcionarem sem partes móveis, poderiam ser utilizadas como fontes de energia de reserva e de emergência para os acampamentos lunares.
2. a energia solar pode ser utilizada para construir uma base lunar no futuro. Sem a influência da atmosfera, a lua utiliza a energia solar de forma 1,5 vezes mais eficiente do que na Terra. Além disso, os materiais de silício necessários para a produção de painéis solares e os materiais de suporte dos painéis podem ser extraídos na superfície lunar, o que apresenta grandes vantagens para a expansão gradual da futura base lunar.
3.Diferença mensal da temperatura do solo para a produção de eletricidade
O dióxido de carbono exalado pelos residentes lunares pode ser capturado por um equipamento de adsorção fixo diversificado (McCas), que converte o dióxido de carbono sólido em gás para ser utilizado pelas plantas na fotossíntese. O sistema de suporte de vida drena a água que ingeriu suor e urina para um tanque de circulação, onde utiliza um filtro de guelras semelhante ao dos peixes para remover o oxigénio disponível e criar nova água para consumo. O lixo doméstico é armazenado na casa das máquinas do acampamento e alguns dos resíduos gerados pelos astronautas podem ser reutilizados, como materiais recicláveis, electrodomésticos de metal, etc. Estes artigos podem ser reprocessados e refabricados para serem utilizados como peças de veículos espaciais, reduzindo a dependência dos recursos da Terra, e utilizados na manutenção e construção do acampamento. Outros resíduos produzidos pelos astronautas que não podem ser reutilizados, como luvas descartáveis, sacos de plástico e toalhas de papel, devem ser incinerados e enterrados a altas temperaturas na Lua para evitar danos ambientais.
O nosso acampamento lunar adopta a tecnologia de comunicação quântica, com um radar de comunicação quântica e dois dispositivos de receção e proteção de sinais, e realiza a comunicação quântica encriptada em tempo real entre dois locais a qualquer distância, tirando partido do efeito de ultra distância e das características indecifráveis do emaranhamento quântico e da transmissão quântica. Ao mesmo tempo, devido às propriedades do emaranhamento quântico, as bases na frente e no verso da lua já não precisam da transmissão de sinais de satélites de retransmissão e podem comunicar e receber sinais em qualquer altura.
Amostragem da superfície lunar: A tripulação lunar recolherá amostras da superfície lunar para estudar a origem da lua, a sua composição e a evolução do sistema solar.
Experiência de geologia planetária: Os astronautas efectuaram levantamentos geológicos na superfície lunar através de rovers lunares, sondas e outros instrumentos, recolhendo e analisando rochas, poeiras e outros dados e amostras para compreender a estrutura da crosta lunar, as alterações geomórficas, o campo magnético, etc.
Verificação técnica da construção da base lunar: A fim de concretizar a visão de estabelecer uma base na Lua, está prevista a construção de laboratórios, centrais eléctricas, instalações de produção de oxigénio, sistemas de apoio à vida e de tratamento de resíduos na Lua, e a realização de verificações técnicas e aplicações práticas.
Experiência de monitorização do ambiente lunar: Como a Lua não tem atmosfera nem campo magnético que a proteja, o planeta está exposto à radiação espacial e a pequenos objectos. Os cientistas podem usar uma variedade de tecnologias para monitorizar o ambiente de radiação da lua, o impacto de pequenos objectos e as mudanças de temperatura na superfície da lua. Estas experiências podem fornecer dados ambientais importantes para futuras missões tripuladas, de modo a garantir a saúde e a segurança dos astronautas.
Experiências científicas espaciais: Podem ser efectuadas experiências científicas espaciais na Lua, tais como a observação da radiação cósmica de fundo, da radiação solar, da poeira interestelar, da estrutura da Via Láctea, etc.
Experiências médicas espaciais: A realização de experiências médicas espaciais na Lua pode ajudar os cientistas a compreender as reacções físicas e psicológicas dos seres humanos em ambientes extremos, o que tem implicações importantes para a saúde e segurança dos astronautas a longo prazo. Estas experiências podem incluir o teste dos efeitos de novos fatos espaciais, o desempenho dos sistemas de suporte de vida e as taxas de produção e consumo de alimentos, água e oxigénio humanos.
Conhecimentos básicos de física, engenharia e aeronáutica: Os astronautas precisam de compreender as propriedades físicas e mecânicas dos veículos espaciais, como a cinemática, a dinâmica e a termodinâmica, bem como os conceitos de vários sistemas de engenharia, incluindo sistemas de propulsão, sistemas de apoio à vida, sistemas de comunicações e sistemas de processamento de dados.
Compreender o ambiente espacial: Os astronautas precisam de compreender as características do ambiente espacial, como o vácuo, a radiação, a microgravidade, as poeiras cósmicas, etc. Também precisam de aprender sobre o ambiente lunar, incluindo as características da superfície, a composição das rochas, a qualidade do ar, a radiação solar e muito mais.
Competências especiais e capacidades técnicas: Os astronautas precisam de receber formação em competências e aptidões técnicas relevantes, tais como andar no espaço, operação de naves espaciais, sistemas de controlo, primeiros socorros médicos e manutenção.
Trabalho de equipa e capacidade de comunicação: As missões lunares exigem que os astronautas trabalhem num ambiente relativamente confinado, pelo que terão de aprender a trabalhar em equipa e a comunicar eficazmente, bem como a resolver problemas.
Preparação para a aptidão física e mental: Os astronautas precisam de estar em boas condições físicas e mentais para voos longos e para as condições de elevado stress do ambiente. Têm de se submeter a treinos de simulação e de sobrevivência para manter a saúde física e a estabilidade emocional.
Simulação de voo: Os astronautas em formação terão de efetuar simulações em simuladores e concentrar-se no treino de competências de simulação de voo para garantir que conseguem fazer face a emergências à medida que estas surgem.
Currículo académico: Para além das competências práticas para a missão, os astronautas aprendem conhecimentos teóricos de várias formas, incluindo disciplinas académicas como a fisiologia humana, a conceção de engenharia de sistemas, etc., para proporcionar uma compreensão concetual dos problemas de investigação e resolução da missão.
A nossa nave lunar utiliza principalmente foguetões de propulsão convencionais. Na superfície da lua, utilizaremos um rover especial para exploração e trabalho. Além disso, temos uma nave espacial equipada com um motor iónico sem propulsor, que permitirá à tripulação lunar completar a exploração e a transferência num curto espaço de tempo. A principal forma de regressar à Terra é acoplar a nave espacial com o módulo de reentrada na órbita baixa da Terra e, em seguida, montar o módulo de reentrada de volta à Terra
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