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.
郑州轻工业大学附属中学 河南省郑州市-金水区 China 18 4 / 1 Inglês
Software de desenho 3D: Fusion 360
O nosso campo lunar centra-se na investigação científica, como a recolha e análise de minerais do solo lunar e de gases espaciais através de caixas de luvas de vácuo, espectrómetros Raman e microscópios electrónicos de varrimento. O lixo gerado na Lua é recolhido por uma unidade de destilação rotativa. O lixo é aquecido e decomposto na unidade de destilação rotativa e evaporado em gás. O gás é arrefecido até se tornar líquido no condensador. O oxigénio produzido pela fábrica de oxigénio fundido lançará as bases para uma base humana sustentável no futuro.
Além disso, estamos equipados com o sistema de satélite de transferência de informações Terra-Lua, com o radar da lua para transmissão de informações, para garantir uma comunicação eficiente entre os astronautas e a Terra. Utilizando a tecnologia de impressão 3D para construir um rover lunar e uma roda de água para mineração de gelo, foram resolvidos os importantes problemas de transporte de materiais e produção de água.
Fazemos o nosso melhor para proteger a segurança dos astronautas e manter a sua segurança básica de vida, de modo a garantir a sua saúde física e mental.
O principal objetivo do nosso acampamento lunar é realizar experiências científicas na Lua e obter resultados de investigação, de modo a facilitar a recolha de recursos e a utilização sustentável da energia e, em última análise, realizar a habitação humana e o desenvolvimento a longo prazo na Lua. Como um dos corpos celestes mais próximos da Terra, a Lua tem abundantes recursos minerais, conteúdo de água, ambiente geológico estável e outras características na sua superfície, que têm um elevado valor de investigação científica e potencial de desenvolvimento industrial. Estudaremos principalmente os recursos lunares em termos de análise do solo lunar, do gás espacial e da luz, e acumularemos experiência de investigação científica relevante para lançar as bases para a exploração humana da Lua no futuro
Optámos por montar um acampamento lunar na cratera Shackleton, no Pólo Sul da Lua. De acordo com o levantamento de dados, em primeiro lugar, existem aqui algumas crateras e a zona de sombra é rica em gelo de água, que pode ser obtido através da tecnologia de fusão a quente com veículos de extração de gelo. Em segundo lugar, algumas áreas aqui estão constantemente expostas à luz solar, tornando possível alimentar as regiões polares inteiramente com energia solar. Além disso, uma base lunar precisaria de armazenar muita energia, e as células de combustível de hidrogénio seriam ideais para atingir este objetivo, utilizando a água dos pólos da Lua e a energia solar excedentária. Finalmente, planeamos construir uma estação de retransmissão para comunicações Terra-Lua no vizinho Monte Malabut, para realizar uma transmissão de informação Terra-Lua sem barreiras.
Em termos da construção principal da base, adoptámos a estrutura derivada da carapaça como estrutura básica da base lunar, que tem uma elevada estabilidade e é mais sólida, e pode proteger eficazmente contra o impacto de meteoritos e a radiação de raios cósmicos.
Trouxemos materiais e equipamentos básicos da Terra para preparar a base para a construção. Além disso, utilizámos basalto lunar como matéria-prima para a construção da base e tecnologia de impressão 3D para a construção da base. Além disso, a resistência final à compressão e à tração do betão feito de basalto lunar é cerca de 10 vezes superior à do betão existente.
O solo lunar pode ser sinterizado por aquecimento por micro-ondas para formar materiais cerâmicos e, como é rico em silicatos, também pode ser transformado em materiais de vidro particularmente puro em ambiente de vácuo.
A tecnologia de remoção ativa da poeira lunar, representada pela tecnologia da cortina eléctrica, é adoptada no equipamento de investigação científica, no mobiliário e nos fatos espaciais dos astronautas no interior da base, o que pode prevenir eficazmente os danos electrostáticos causados pela poeira lunar adsorvida na superfície do instrumento devido ao efeito eletrostático, de modo a proteger a segurança dos astronautas.
A camada mais externa é feita de materiais compósitos que utilizam aerogel, materiais avançados de proteção térmica e solo lunar como matérias-primas, utilizando a tecnologia de combinação de materiais com elevado número atómico e materiais com baixo número atómico para prevenir a radiação cósmica nociva e evitar temperaturas diurnas excessivamente elevadas e temperaturas nocturnas excessivamente baixas.
Os maiores perigos na Lua são os impactos de meteoritos, a radiação dos raios cósmicos, as diferenças extremas de temperatura e a infestação de poeira lunar.
- Impacto de meteoritos: A localização da base reduz consideravelmente a probabilidade de impacto de meteoritos. Os materiais de compressão podem proteger eficazmente a base. O radar da base também monitorizará a situação da base em tempo real, de modo a proteger atempadamente.
- Radiação de raios cósmicos, diferenças extremas de temperatura: Aerogéis, materiais avançados de proteção térmica e materiais compósitos feitos de solo lunar são utilizados na camada mais externa para proteger contra a radiação e manter uma temperatura constante no interior da base.
- Infestação de pó da lua: Utilizar a tecnologia de remoção ativa de poeiras representada pela tecnologia de cortinas eléctricas para preparar materiais de auto-limpeza para limpeza.
Água: Por um lado, existe muito gelo de água na Antárctida, que pode ser extraído por camiões de mineração de gelo e derretido pelo calor. Por outro lado, a água pode ser produzida combinando o oxigénio dos abundantes compostos de óxido de ferro da lua num forno de alta temperatura com o gás hidrogénio da atmosfera da lua e o vento solar recolhido por sondas e velas solares.
Alimentação: Na fase inicial da construção, os astronautas comerão alimentos com elevado valor nutritivo trazidos da Terra. Quando a área de plantação estiver concluída, poderão ser cultivados diferentes tipos de plantas, como cenouras ricas em vitamina C e soja rica em cálcio e proteínas. Ao mesmo tempo, o laboratório pode também reciclar o dióxido de carbono para produzir amido através de equipamento de reciclagem.
Ar: Usaremos o método de fusão a alta temperatura do oxigénio e a fotossíntese das plantas para produzir oxigénio, através dos compostos ricos em óxido de ferro da lua na combustão do forno de fusão a alta temperatura e a fotossíntese das plantas pode obter muito oxigénio e, finalmente, através das reações químicas relevantes pode obter uma variedade de matérias-primas no ar e, em seguida, obter ar.
Energia : Os painéis solares converteriam a energia solar em eletricidade, fornecendo energia suficiente para uma base lunar. Esta energia pode ser armazenada em baterias para ser utilizada durante a noite. Em segundo lugar, utilizaremos células de combustível de hidrogénio e oxigénio como segunda opção para fornecer eletricidade e calor à base.
Os resíduos sólidos incluem excrementos de astronautas, partes não comestíveis de plantas, resíduos de cozinha, etc. Os resíduos sólidos orgânicos são tratados por fermentação aeróbica a alta temperatura, e os produtos após o tratamento podem ser aplicados como fertilizante orgânico. O dióxido de carbono produzido no processo de fermentação também pode ser passado para o tanque de plantas como matéria-prima para a fotossíntese das plantas. Os resíduos sólidos inorgânicos são decompostos pelo calor na unidade de destilação rotativa, evaporam-se num gás, e o gás é arrefecido num líquido no condensador, e o líquido pode ser decomposto numa substância que pode ser reutilizada.
Os resíduos líquidos podem ser utilizados no reator para utilizar grandes espelhos para refratar a luz solar no reator e aquecê-lo a mais de 900 graus com solo lunar para separar os vários componentes dos resíduos líquidos. O gás produzido pela separação pode ser utilizado para a cultura de plantas.
A tecnologia de comunicação por satélite será utilizada para transmitir os dados e informações recolhidos à Terra ou a outras bases lunares por meio de transmissão de voz, vídeo e estática através de satélites de comunicação Terra-Lua e estações de comunicação terrestres, de modo a assegurar a comunicação em tempo real entre a Lua e a Terra. Realizar a partilha de dados e informações, a atribuição de materiais, etc., e efetuar o intercâmbio de trabalho entre bases.
A geologia será o foco do nosso acampamento lunar.
Prevê-se que sejam efectuadas as seguintes experiências na Lua:
Experiência de análise de minerais lunares: transporte e recolha de minerais pelo rover lunar, utilizando o espetrómetro Raman para estudar e analisar a composição mineral da superfície lunar, de modo a compreender plenamente os recursos minerais da Lua e a elaborar planos de utilização futura.
Experiência do relevo lunar: O microscópio eletrónico de varrimento é utilizado para bombardear a superfície da amostra com um feixe de electrões de alta energia de focalização fina, e os electrões secundários gerados pela interação entre o eletrão e a amostra são retroprojectados com informação eletrónica, de modo a observar a morfologia dos minerais no solo lunar. A distribuição da morfologia mineral pode ser obtida na futura extração de recursos minerais na Lua para fazer o planeamento. E através da câmara, radar laser e outras tecnologias para medir e estudar a superfície geomórfica da lua, compreender a evolução geomórfica e as características estruturais da lua
Experiência Moon Dust: Recolha artificial de amostras de poeira da superfície lunar e análise das mesmas utilizando uma caixa de luvas de vácuo para evitar que a poeira lunar prejudique os astronautas. A composição e origem da poeira na superfície da Lua, e a origem e evolução do sistema solar.
Treino físico e fisiológico: Os astronautas são submetidos a uma série de treinos físicos e fisiológicos, incluindo a adaptação espacial (treino de sobrevivência num espaço simulado confinado), a adaptação à gravidade (longos períodos de treino de inclinação e rotação) e o treino cardiovascular e muscular (exercício aeróbico e anaeróbico para melhorar a resistência e a função cardiopulmonar). E assim por diante, para se adaptar a viver e trabalhar no ambiente espacial durante muito tempo.
Formação técnica e em engenharia: Os astronautas têm de dominar uma série de conhecimentos de tecnologia e engenharia espaciais, incluindo a operação de veículos espaciais, o controlo de voo, a medicina espacial, a proteção do ambiente espacial e outros conhecimentos.
Formação em controlo remoto e comunicações: Os astronautas precisam de aprender e praticar a utilização e manutenção de vários equipamentos de controlo remoto e de comunicações, bem como de vários protocolos e processos de comunicação, a fim de manterem contacto com o controlo em terra.
Treino de simulação: Os astronautas têm de realizar uma série de treinos de simulação, incluindo principalmente o lançamento, o voo orbital, a acoplagem de veículos espaciais, a manutenção do espaço, a caminhada no espaço e outros treinos de simulação de missões espaciais, bem como treinos de simulação de ausência de peso, incêndios, fugas de oxigénio e outros treinos de simulação de emergência, para garantir a sua operação segura e eficaz no ambiente espacial exterior.
Gestão de alimentos e água: Os astronautas precisam de saber como gerir e manusear os alimentos e a água para garantir uma nutrição e hidratação adequadas no ambiente espacial.
Formação em trabalho de equipa e saúde mental: Os astronautas precisam de ter um bom sentido de trabalho em equipa e de saúde mental para manter a estabilidade e a colaboração no ambiente espacial. A formação em equipa e o aconselhamento psicológico podem ser realizados para melhorar a qualidade psicológica dos astronautas.
A nave espacial necessária deve ter um bom ambiente de espaço fechado, um sistema completo de fabrico do ciclo de oxigénio, capacidade de navegação autónoma, conceção leve, boa durabilidade e elevada eficiência de combustível.
Os principais meios de transporte são os buggies lunares e as naves espaciais lunares alimentadas por combustíveis à base de hidrogénio e oxigénio. Alimentado por painéis solares, o rover pode transportar astronautas para vários destinos, a fim de explorar e examinar a superfície lunar. O Lunar Orbiter é um veículo especificamente concebido para voar e explorar a Lua. Pode transportar pessoal e equipamento para efetuar investigação científica e trabalhos de exploração à volta da Lua.
Quando regressam à Terra, os astronautas entram primeiro no módulo lunar ou numa cápsula semelhante e utilizam foguetões ou outros propulsores para escapar à gravidade da Lua e entrar na órbita lunar. O orbitador de acoplamento deixa então a gravidade da Lua e entra na órbita da Terra. Acoplagem com o módulo terrestre, novamente utilizando foguetões ou outros propulsores, e entrada na atmosfera terrestre. Por fim, os astronautas terão de utilizar para-quedas ou outros dispositivos de retardamento para baixar em segurança o módulo orbital até à superfície da Terra.
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