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, 19 6 / 1 Inglês
Software de desenho 3D: Fusion 360
A nossa base foi concebida para ser uma base de vida e de exploração preliminar da Lua. Queremos montar acampamentos na Lua e aprender a obter água, oxigénio, energia e recursos alimentares noutros planetas. Na disposição geral da base, referimo-nos à forma do lótus e dividimos a base em quatro áreas: área de habitação, área de escritórios de entretenimento, área de plantação e área de investigação. O nosso objetivo é estabelecer uma base na lua sem poluição e construir um dispositivo de produção de água e oxigénio. Os componentes de hidrogénio e oxigénio do regolito lunar são utilizados para obter oxigénio e água, e a água pode ser reciclada através de um ciclo de purificação. Construímos também um painel solar dobrável, que utiliza a energia solar para obter a energia necessária para o uso diário, bem como dispositivos de radar e sistemas de mísseis, que podem ser esmagados quando é detectado um impacto de meteoritos, para evitar que o acampamento seja danificado por meteoritos.
O objetivo do campo lunar é proporcionar uma base de longa duração para os astronautas viverem e trabalharem na superfície lunar, de modo a poderem realizar a exploração científica e a investigação tecnológica e resolver os vários desafios técnicos e de sobrevivência que surgem no ambiente lunar. Ao viverem e trabalharem na Lua, os astronautas podem adquirir uma vasta experiência e competências espaciais. Ao mesmo tempo, podem compreender as propriedades físicas e químicas da Lua, explorar a estrutura geológica da Lua, estudar a origem e a evolução da Lua e procurar recursos hídricos na Lua. Para além disso, a criação de campos lunares oferece também a possibilidade de os seres humanos viverem no futuro, proporcionando novas condições e possibilidades de sobrevivência e desenvolvimento no espaço no futuro.
Água:
A água é a fonte da vida. Para que o nosso acampamento lunar tenha um abastecimento de água adequado, concebemos um sistema completo de abastecimento de água. As principais fontes de água para o acampamento lunar são a produção inteligente de água, a água de fusão polar, a extração de rochas e o transporte terrestre. A fim de explorar melhor os recursos hídricos, construímos tanques de água, tanques de armazenamento de água, dispositivos de recuperação de iões de hidrogénio e oxigénio, tanques de armazenamento, rover lunar e outras infra-estruturas. A água do dispositivo de recuperação de iões de hidrogénio e oxigénio será canalizada para o tanque e depois para o reservatório, onde o rover transportará a água extraída da água de fusão polar e do minério para o reservatório, onde será purificada por precipitação e transportada para o tanque de armazenamento. O tanque de armazenamento de água está ligado a quase todas as unidades para fornecer água a toda a base.
Alimentação:
No centro do campo, instalamos uma área de plantação circular, criando um ambiente de temperatura constante na área de plantação, e instalamos prateleiras para plantas e instrumentos de deteção de insectos. Nas prateleiras de plantas, utilizamos luzes LED para promover o crescimento das plantas e encurtar o ciclo de crescimento das plantas. As luzes LED são eficientes e têm uma longa vida útil, enquanto a produção de calor é baixa. Os astronautas comerão primeiro alimentos trazidos da Terra e, uma vez instaladas as áreas de cultivo, cultivaremos alimentos de crescimento rápido e vegetais fáceis de cozinhar, como trigo, tomate, morangos, cenouras, lentilhas e batata-doce.
Potência:
Em primeiro lugar, utilizando a energia solar (a Lua não tem atmosfera e é 1,5 vezes mais eficiente do que na Terra), usamos dispositivos de captação solar dobráveis para captar a luz solar disponível e enviá-la para várias partes do acampamento para gerar continuamente eletricidade e água.
O outro é o hélio-3, que é naturalmente preferido como combustível nuclear, mas, infelizmente, este recurso é demasiado raro na Terra para ser utilizado na produção de energia nuclear em grande escala. Na Lua, por outro lado, o hélio-3 é abundante, com uma capacidade de armazenamento estimada em mais de um milhão de toneladas, de acordo com estudos lunares. E é um recurso amigo do ambiente. Ao longo dos anos, creio que todos sentiram os problemas causados pelo aquecimento climático. A principal razão é a utilização de vários recursos de carbono, o que resulta na libertação de cada vez mais gases com efeito de estufa para a atmosfera, de modo que o efeito de estufa da Terra está a tornar-se cada vez mais forte. O hélio-3, uma fonte de energia limpa, não coloca esse problema porque não emite gases com efeito de estufa, como o dióxido de carbono. Este facto faz sentido face à necessidade urgente de melhorar o ambiente.
Ar:
Para produzir oxigénio na Lua, o dispositivo pode ser utilizado para a eletrólise de fusão. Esta tecnologia pode aquecer e derreter solo ou rocha lunar para eletrólise. O oxigénio será libertado sob a forma de bolhas a partir da fusão.
Esta técnica é simples, não requer reagentes adicionais e não considera a recuperação e reciclagem de materiais. Para além do oxigénio, pode também obter a preparação de silício de elevada pureza, ferro e outros materiais metálicos.
De acordo com Guo Linli, investigador do Instituto 508 da Quinta Academia de Astronáutica da China, o Instituto 511 da Quinta Academia de Astronáutica da China realizou experiências para produzir oxigénio na superfície lunar utilizando a plataforma da sonda Chang 'e e um pequeno reator, tendo obtido algum sucesso.
Em primeiro lugar, os resíduos orgânicos e os dejectos humanos produzidos pelos astronautas na Lua poderiam ser decompostos em fertilizantes por bioreactores, que poderiam depois ser utilizados para cultivar plantas. Além disso, as águas residuais podem ser transformadas em água que pode ser reutilizada pelos astronautas através de processos de tratamento como a osmose inversa e a destilação.
Em segundo lugar, os resíduos inorgânicos e o equipamento descartado produzidos pelos astronautas na Lua podem ser recuperados e reutilizados. Por exemplo, o equipamento descartado e as peças metálicas podem ser transformados em novas peças, e as baterias usadas e o lixo eletrónico podem ser reciclados. Isto não só reduz a produção de resíduos, como também maximiza a utilização dos recursos. Por último, os resíduos que não podem ser reciclados ou reciclados têm de ser corretamente eliminados. Por exemplo, construir aterros na Lua, enterrar os resíduos no subsolo ou eliminá-los com tecnologias como a fundição a alta temperatura.
Podemos comunicar informações entre a Lua e a Terra e o campo lunar através de satélites artificiais, e as mochilas portáteis do sistema de suporte de vida transportadas pelos astronautas têm rádios VHF, que podem transmitir dados sonoros e de biossensores dos fatos espaciais para o centro de controlo, e depois transmitir informações através de satélites artificiais. Podemos não só comunicar, mas também monitorizar os indicadores de saúde física de cada pessoa no campo lunar através do vestuário com sensores usado pelas pessoas, e proteger a vida e a saúde de todo o pessoal do campo lunar.
No campo lunar, com o conceito de "cidade ecológica", transmitimos ao mundo o conceito exploratório de integração do biomorfismo, da biónica e das tecnologias da informação e da comunicação. Em torno deste tema, a órbita de satélite, o parque ecológico, etc., serão as experiências mais interessantes para nós.
Experiência de órbita de satélite (teste de órbita, teste de comunicação, teste de observação, teste de sistema, teste de colisão, teste de vida):
Melhorar a capacidade de comunicação: A construção de satélites de comunicação na órbita lunar pode melhorar a capacidade de comunicação entre a Terra e a Lua e proporcionar um melhor apoio de comunicação para a futura exploração lunar e a aterragem humana na Lua.
Sistema de navegação e posicionamento lunar: A construção de satélites de navegação na órbita lunar pode fornecer serviços precisos de posicionamento e navegação para as sondas e os astronautas na superfície da Lua, à semelhança do sistema GPS na Terra.
Observação e exploração lunar: A construção de satélites de observação na órbita lunar pode proporcionar uma observação e exploração abrangentes e contínuas da superfície lunar, fornecendo dados importantes para o desenvolvimento dos recursos lunares e a investigação ambiental.
Investigação científica espacial: A construção de satélites de investigação científica na órbita lunar pode conduzir experiências e investigações científicas espaciais, tais como o estudo do vento solar, dos raios cósmicos, do ambiente de microgravidade, etc.
Base de exploração do espaço profundo: Os satélites em órbita lunar podem servir de trampolim para a exploração do espaço profundo, fornecendo um apoio importante para a futura exploração de Marte e para outras explorações espaciais.
Atualmente, os seres humanos dispõem da tecnologia necessária para enviar satélites para a órbita lunar. Por exemplo, o programa Apollo, nos Estados Unidos, e a sonda Chang' e, na China, conseguiram colocar a sonda em órbita lunar. Embora o custo do envio de um satélite para a órbita lunar seja relativamente elevado, espera-se que o custo de lançamento diminua gradualmente à medida que a tecnologia espacial evolui. Além disso, os satélites em órbita lunar podem dar um apoio importante à futura exploração e desenvolvimento lunar, pelo que o investimento vale a pena a longo prazo. De um ponto de vista prático, a construção de satélites em órbita lunar faz sentido. Em suma, a construção de satélites em órbita lunar reveste-se de grande importância e é viável em termos tecnológicos, económicos e práticos. Com o desenvolvimento da tecnologia espacial, a construção de satélites em órbita lunar tornar-se-á uma realidade no futuro.
O Parque Ecológico é uma experiência:
O parque ecológico lunar precisa de construir um ecossistema circular fechado para apoiar a sobrevivência dos seres humanos e de outros organismos. Isto inclui o cultivo de alimentos, o fornecimento de oxigénio e o tratamento de resíduos, etc. A construção de um ecossistema lunar exige a resolução de muitos desafios, tais como a forma de cultivar culturas em ambientes de baixa gravidade lunar e a forma de manter a estabilidade do ecossistema. O parque ecológico lunar pode servir de base de investigação científica para a investigação sobre a geologia, a biologia e o ambiente lunares. Ao mesmo tempo, o parque ecológico lunar pode também tornar-se uma base para o desenvolvimento dos recursos lunares e do turismo espacial.
A criação do parque ecológico lunar é um projeto estimulante e promissor, que aguarda com expetativa a participação de jovens aspirantes!
Os astronautas são um tipo de ocupação especial que se dedica a actividades espaciais no espaço. Têm de desempenhar tarefas especiais, como a monitorização do voo, a operação, o controlo, a comunicação, a manutenção e a investigação científica, em condições ambientais especiais, e podem viver normalmente. Para tal, é necessário um treino rigoroso, de modo a que os astronautas possuam excelentes qualidades físicas e psicológicas, tenham uma forte capacidade de adaptação aos factores ambientais especiais do espaço aéreo, dominem a nave espacial e cumpram a missão, devendo possuir uma variedade de conhecimentos e competências. O conteúdo da formação dos astronautas inclui: exercício físico, ensino de conhecimentos teóricos, formação psicológica, formação em resistência e adaptabilidade a factores ambientais especiais, formação em sobrevivência e formação em tecnologia de naves espaciais, formação em tecnologia de engenharia médica aeroespacial, formação em ciência espacial e conhecimentos e tecnologia de aplicação, formação em sobrevivência e formação abrangente. É igualmente necessário sentir o ambiente de baixa gravidade no estado de microgravidade do silo flutuante de gravidade zero e adaptar-se antecipadamente ao ambiente lunar. Para garantir que a qualidade física e psicológica dos astronautas seja suficientemente boa para se adaptarem rapidamente a um ambiente especial, é necessário sentir o ambiente de baixa gravidade no estado de microgravidade da cabine flutuante de gravidade zero e adaptar-se ao ambiente lunar com antecedência. Realizar acções de formação técnica, por exemplo, em matéria de naves espaciais, para que os astronautas possam participar em actividades de investigação e de voo na Lua.
Estamos a transportar a nave espacial Tianwen-11, desenvolvida independentemente pela China, que se divide nas três partes seguintes:
Cápsula tripulada: transporta principalmente alguns cientistas e um pequeno número de experiências no campo lunar.
Módulo de comando: a direção do movimento da nave espacial é controlada por inteligência artificial e, depois de a parte principal chegar à Lua, permanecerá na órbita lunar para desempenhar uma função de supervisão.
Compartimento de carga: principalmente responsável pelo transporte dos objectos necessários para o acampamento lunar, bem como de alguns alimentos.
Na Lua, construiremos o nosso próprio rover e transportá-lo-emos.
Normalmente, regressaríamos à Terra numa cápsula tripulada. Temos um sistema de aborto de lançamento para escapar da Lua, que é para emergências.
Temos um módulo de comando (ou seja, um satélite de deteção) em órbita lunar, que irá alterar o movimento da lua e pode monitorizar a situação na superfície da lua em tempo real. Nós, astronautas, podemos conduzir veículos lunares ou sondas para explorar a lua de acordo com as condições da superfície da lua.
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