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。 奶酪的黑暗面

UTC 朴茨茅斯  朴茨茅斯    英国 16

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项目描述

我们的月球基地任务将分为4个初始阶段。

在第0阶段,一小队人马将被派去建立自动激光烧结3D打印机,然后回家,生产建造基地所需的砖块,并在另一项任务中与一些专家一起建立小型核反应堆。

第一阶段将包括两枚火箭,一枚送上建筑资源(框架、帐篷和气闸),另一枚带来最初的工作人员--使用容易建造的框架和印刷砖(在任务之间不断生产),他们可以建造3个最初的中心圆顶。 

第二阶段将包括更多的建筑材料,以生产3个更大的外圆顶来扩大基地,也包括维持船员和研究的资源--更多的人将在第二阶段的第三和最后的火箭中来完成全体船员。 

第三阶段将是,一个救援人员将被送上天,以取代在第一阶段上天的初始人员,以及船员要求的任何设备或材料--这个有效载荷将作为对任何问题或只有船员才能确定的必要性的回应,以确保任何不可预见的问题在计划中都有一个解决的位置。 

所有有效载荷都将由阿丽亚娜5号火箭运送,因为它们具有理想的容量,并且在设备与乘员一起发送时具有双重有效载荷的功能。

你想在哪里建造你的月球营?

我们的月球基地将位于Stöfler附近,它是南部高地的一个火山口。南面一天中的大部分时间都有阳光,这为我们提供了通过太阳能电池板的电力,以及全天进行任务的光线。由于火山口处于持续的黑暗中,可以获得月冰,这是一种重要的资源,特别是在基地运行的后期阶段(制造火箭燃料)。由于我们基地的最终目标是成为一个火箭发射基地),在南边可以让火箭在出发前往太阳系的过程中围绕地球进行弹弓式的机动。这将使飞船的速度得到很大的提升,而不需要使用很多燃料,使发射更加高效。

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。

我们的月球营将是模块化的,因此,随着基地的扩大,可以很容易地添加新的结构。每个结构由3层组成(在我们的模型中查看剖面分析),出口和入口处有气闸。内层将是PVC涂层的聚酯(灵感来自于登山帐篷和密闭温室),因为它可以很容易地夹在第2层,并且完全密闭--所以可以加压,成为船员的生活空间。第二层将是一个由三角形组成的金属框架,因为弧形是最坚固的形状,而三角形是坚固的,易于建造。金属框架可以由穿着太空服的船员用直径50毫米的铝杆手工建造。第三层也是最后一层将是用月球土壤生产的石质圆顶砖,它们将很容易以互锁的形状进行组装,并在金属框架外支撑自己--它们将由自动化的SLS雷公石打印机器人编程生产,同时在第0阶段后留在月球上,以便砖块为第1阶段做好准备。在最初的4个阶段之后,将有6个直径为6米的圆顶和3个直径为12米的圆顶。小的6个将用于。厨房、电力和氧气控制、生活区、健身房、通信中心和医疗室。较大的3个穹顶将被聚合物分成两半(因此是密闭的),其中一半用于水藻和水培,另外3半用于车间、实验室和储存区。

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。

关于月球基地的设计,首要任务是保证船员的安全。基地的结构是由穹顶制成的,这自然是最坚固的,以确保使用寿命,并保护船员免受任何小行星雨或太空碎片的影响。帐篷内部的材料是一种坚固的涂层聚酯,以确保没有撕裂或泄漏。月球的表面辐射水平大约是地球的200倍,这是因为它缺乏大气层阻挡CMBR--这就是为什么穹顶的外层砖块有那么厚(500毫米),因为它将吸收大部分辐射,任何更多的辐射将被帐篷阻挡(它将是反射的)。最后是绝对缺乏单点故障--所有的穹顶都有多条通道,有核备份的太阳能,氧气生成系统和藻类--没有任何单一的故障可以破坏这个系统。

解释一下你的月球营将如何为宇航员提供。
食品
电器
空气

大部分的水将来自于水回收系统(WRS),它收集环境中的水(冷凝水和湿度)以及尿液。水也是在萨巴蒂尔系统中产生的;将OGS产生的氢气(见2.4 D)与二氧化碳结合,产生水(热量和甲烷)。这种水现在可以用于任何数量的用途。热量可用于加热基地,储存的甲烷可作为燃料使用。用于藻类池塘的其他水,是混合到系统中的新鲜水供应,以后用于生产火箭燃料的氢气和氧气;将来自月球上的冰层。

在任务的最初阶段,宇航员将依靠从地球送来的口粮生活。这些补给品将随着任务所需的其他着陆而得到补充。在第一阶段,将在月球上建立三个 "农业穹顶 "中的一个。这些圆顶内有水培舱(除其他外),可以在里面种植为月球基地提供燃料所需的必要食物。接下来的阶段将为其他两个舱位提供所需的基础设施。然而,来自地球的定期供应的口粮仍将被带上来,以作为故障保护措施和补充宇航员的矿物质和盐。水耕法允许宇航员和地面团队几乎完全控制作物的生长,确定收割时间,并为丰硕的生长提供营养。种植的作物将经过基因改造,比自然发生的作物长得更大更快;最大限度地提高粮食产量。

大多数太空作业都由太阳能电池板提供动力,它们非常出色。它们在太空中也比在地球上更有效,因为没有大气层来降低光强度。一旦完成,我们的月球基地将使用三个太阳能电池板阵列和一个小型核反应堆,一个快速中子反应堆(FNR),使用Na-K-C冷却剂。由于它的功能可靠(在空间),消除了SCRAM(或熔化)的风险。它在三个独立的太阳能电池板阵列的基础上,提供了另一层保护,以防止在发生故障时出现电力损失。以及提供基本的能源需求。它将被设置在附近的一个火山口,在事故中起到屏蔽作用,同时也使反应堆处于阴凉处,有助于冷却。当FNR反应堆需要被替换时,像核-电池-反应堆-混合动力这样的新兴技术有可能变得更加有效。

大部分的空气被回收,使用氧气生成系统(OGS)。该系统使用电解法将水分成氧气和氢气。产生的氢气被用于WRS(见2.4 A)。这是国际空间站上使用的系统,并且已经在潜艇上使用了超过50年。这意味着它是经过试验和测试的,其所有在实践中才出现的主要缺陷都已被解决了。系统不可能是完美的,肯定会有空气损失,国际空间站通过从地球上运送氧气来处理这些问题。然而,我们将用基地的藻类罐来补充氧气。这两个系统将一起工作,为乘员提供足够的可呼吸空气供应。如果基地出现破损,由于所有的门都是密闭的,泄漏的区域可以被隔离。

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)。

我们任务的目的是在月球上建立一个自给自足的基地,作为太空旅行加油站的先决条件。在未来,我们的目标是越来越远地进入银河系,研究、探索并可能居住在宇宙中的新天体。在太空旅行中(例如月球和火星发射),大部分燃料被用来逃离地球的大气层,这大大降低了航天器的航程。我们的基地将用于在逃离地球后停下来加油,然后再次发射,前往飞船要去的地方。这就是为什么我们的基地设计是高度模块化的,所以在最初的4级任务之后,它可以扩展到一个更大的港口,并带有加油设施。

描述一下你们月球营宇航员团队在月球上的一天。

我们的目标是让我们的船员在月球上的一天密切反映地球上的工作日,以帮助船员更容易和迅速地适应新的环境,并减少他们在地面生活中的不正常感觉。日子将从健身房的运动开始--健身房将包括一个带有蹦极绳索的跑步机,以模拟更强的重力--然后是早餐,以便让人们为一天的工作打起精神,之后,船员将开会听取指挥官的晨间简报,以及来自船员或任务控制的任何通知。在这之后,将是每个船员的早晨任务,这些任务将取决于他们各自的角色。一个擅长植物学的指挥官,一个军医和两个工程师--例如工作可以是为下一阶段建立新的结构,维护基地或设备或监测水培(在后期阶段)。在第二阶段,船员将增加另一名(更专业的)植物学家(因为指挥官的领导作用是他们的主要任务),一名研究科学家和另一名工程师,因为建设和维护设备对任务是如此的重要。上午的任务结束后,将是午餐时间和一些自由时间,这取决于那一天有多少工作/多么紧急。然后是下午的任务,(就像上午一样)取决于船员们的个人角色。研究任务将非常重要,因为我们的基地需要进行广泛的测试,以实现其作为航天器停靠的前提的目的,但世界各地对月球研究感兴趣的团体,如大学,可以提交测试和样品的请求,类似于国际空间站支持全球研究的方式,以及为月球基地项目提供第二资金来源。我们打算让这一天保持一致,但是我们坚持认为,日程安排的决定应该在个案的基础上做出,因为对新的和不可预见的发展做出反应对在地球外的发展是非常重要的,所以休息和其他时间段可以被牺牲掉,如果有必要,可以在以后偿还。当天的任务完成后,船员们将有晚餐和自由时间,在睡觉前放松和享受。



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