月亮营地

Moon Camp Pioneers画廊2020-2021

在Moon Camp Pioneers中,每个团队的任务是使用Fusion 360三维设计一个完整的月球营地。他们还必须解释他们将如何利用当地资源,保护宇航员免受太空的危险,并描述生活和工作设施。

团队。 I.E.S. Los Castillos

I.E.S. Los Castillos  阿尔科孔(马德里)    西班牙 16, 15

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项目描述

我们的月球营是一个可扩展的基地,旨在随着工作人员的增加或温室内生态系统的成长而扩大。 

水是我们人类栖息地的关键资源,因此营地被安顿在一个小火山口旁边,由于里面有永久的阴影区,所以存在水冰。水冰将通过一个受控的升华过程从这些阴影区提取并转化为液体。

该定居点被划分为不同的模块,每个模块都有自己的目的、设计和材料,这些设计基于三种不同的结构。

首先,温室的折叠结构,使其有可能机械地改变其尺寸,以容纳不同大小的生态系统。

第二,用于生活区、仓库、餐厅或健身房的充气式栖息地,可以在原地充气,以便为船员提供足够的体积。

第三,动力舱、航天飞机平台或氧气瓶的刚性结构。

我们认为温室是核心单元,一个放置在中心的折叠式三穹顶结构,有三种不同的环境,通过植物的光合作用供应氧气和二氧化碳,通过鱼菜共生提供食物和全球温度调节。这个核心单元通过折叠式通道连接其他模块。

能源是通过分布在营地表面大面积的太阳能电池板获得的,为这一目标预留的空间相当大,因为太阳光线与营地表面的入射角很宽,所以太阳光线的能量很小,需要大量的电池板才能产生合理的能量。

一个回收模块帮助宇航员从其尿液和粪便中获得水和氮。

你想在哪里建造你的月球营?

我们的月球营地定居在Ibn Bajja火山口的北部,距离南极约200公里,由于太阳光线的入射角度较高,这里的温度不是那么极端。

Ibn Bajja的山脊是 灯火通明,这是一个优势,可以照亮基地,并放置太阳能电池板为设备供电。以同样的方式,水冰集中在火山口内底部的永久阴影区。

火山口的大小,大约2000米深,足以从里面的阴影区域提取水冰,通过使用管道的控制升华将其转化为液态水。在提取之后,进行电解过程,以获得呼吸用的氧气和作为航天飞机燃料的氢气。

在450米高的火山口山脊上,与地球的通信是充分的,不需要像在月球的黑暗面那样需要额外的卫星。

 

你打算如何建造你的月球营?描述一下你将使用的技术和材料。

为了建立营地,我们发送模块化部件,在原地进行组装和充气,建立起不同的结构。

我们必须尽可能少地使用空间,以节省能源来冷藏空间并进行有效的 加压 .

通过灵活的通道连接到核心单元,有刚性的结构,如战地模块、航天飞机发射器或能源发电厂。所有其他模块如生活区、健身房和通信室都是可充气的栖息地。

这些栖息地向外扩展,正好为船员提供了必要的空间,可以容纳里面的宇航员和仪器。这些模块的形状,一旦扩大,是圆柱形的,因为外部真空和内部压力不同。

这些充气结构的材料是凯夫拉尔和麦拉的交织层。

温室是用霍伯曼的扩展测地穹顶系统建造的,因此结构将随着内部生态系统的成长而扩大。这个核心单元被设计成一个三层的圆顶模块,应用了双气泡定理,以便用最少的材料覆盖最大的空间。

为了覆盖核心单元的外部,我们使用由ETFE制成的气动板(乙烯-四氟乙烯)透明和 充满了水。月球上的重力是地球上重力的六分之一,所以重量对结构的稳定性来说不是一个关键问题。  

这个核心单元受到双层石墨烯层的保护,给结构带来阻力。 

月球上的环境对宇航员来说是非常危险的。解释一下你的月球营将如何保护他们。

主要的威胁将是极端的温度,来自太空的辐射和被微陨石击中的可能性。

营地所在的地区没有剧烈的温度变化,但为了以防万一,我们可以修改折叠式栖息地内的温度,改变其容积,因为里面的压力是恒定的,并将热能分配到整个营地。

为了覆盖核心单元的外部,我们使用了双层薄的石墨烯层,以保护由ETFE制成的覆盖式气动板免受冲击。乙烯-四氟乙烯) 充满了水。这些水起到吸收宇宙辐射的作用,而双层石墨烯层则保护结构不受冲击。充气模块使用的材料,凯夫拉尔和麦拉避免辐射影响船员。

充气栖息地的各层由凯夫拉尔和麦拉等抗性材料制成,这样营地的不同充气模块就能免受辐射和微陨石的影响。

解释一下你的月球营将如何为宇航员提供。
食品
电器
空气

正如已经提到的,我们已经决定使用一个管道从火山口内的底部获取水冰,执行一个受控的升华过程。
由于空压的结果,水只以冰或蒸汽的形式存在。火山口内的水冰约为-240 ºC,但当其温度上升到-70 ºC时,水会以蒸汽形式升华。
我们将发射一个小管道到火山口的底部,用管道内的小加热器加热与冰接触的极点,将冰的局部温度提高到-70 ºC,进行升华并收集火山口上的蒸汽。
一旦起来,水将根据其用途进行分配,取决于它是流向温室、房屋还是营地的其他模块。
在月球营地,水也可以从回收模块中获得,那里回收了船员的尿液和粪便。

如前所述,将建造一个温室模块,以便为基地的居住者培育食物。我们的想法是,根据作物生长所需的水分,将其分为温室内的不同区域。
我们将使用鱼菜共生装置来培养草药和蔬菜,并利用水培园艺来养鱼。

作为一种可再生能源,我们将获得阳光,这要归功于我们将在营地附近放置的太阳能电池板,为其提供能源。
我们有发电机,利用水的升华来旋转涡轮机发电,这种能量被使用并储存在电池中。
对于那些太阳光不能到达月球表面的时间段,例如在月球上的日食,我们使用电池中积累的能量。

营地中一定比例的水将被运往能源发电厂,在那里进行处理,并通过电解过程转化为氧气供应营地。
地球大气层中的空气是由大约75%的氮气和20%的氧气组成的。
温室中的生态系统将产生氧气和二氧化碳,氮气将从回收模块中的尿液和粪便中获得。

解释一下你的月球营的主要目的是什么(例如:商业、科学和/或旅游目的)。

我们项目的主要目的是建立一个月球营地,旨在成为科学发展和探索的前哨,船员可以在一个安全的地方进行探索和调查,为他们提供所需的一切。

描述一下你们月球营宇航员团队在月球上的一天。

组织是保证船员生存的根本,所以与控制有关的日记任务必须组织起来以保证安全。 

首先,有必要控制栖息地内的压力,如果因为空气流出栖息地而失去压力,人们可能在几分钟内死亡。

另一个需要关注的重要过程是电解,因为这个过程产生的氧气是对来自温室内植物的氧气的补充。

关于能源,虽然我们可以在短时间内使用电池,但太阳能电池板对产生能源为设备供电和保持压力泵运行非常重要。

工作人员将被分成几班,以控制以前的所有方面,必须有一个夜班,以便有人醒着,以防系统出现故障或问题而必须进行维修。

然后是白班,每个人在营地的不同部分都有不同的工作。

每个班次都有休息时间,可以在公共房间里吃饭和与其他营地居住者交流,例如放松或使用健身房,而不会忘记他们的睡眠时间。



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