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。 PareDisen

伊顿学院  伊顿、温莎    英国 17

3D项目的外部查看器

项目描述

我们的月球营被设计成在月球上的一个小型科学前哨,需要最少的人力投入来建立。它的设计采用了轻质部件,以减少发射支出;主要结构由充气材料、空燃料罐和将这些元素带到月球的主要火箭体组成。营地总共需要五枚火箭才能完全建立起来,包括运输漫游者、内部必需品和两名宇航员。所用的火箭是让他们离开地球的较大运载火箭的末级。由于推力矢量发动机,它们具有垂直着陆能力,并能够使用与地形有关的导航精确着陆。连接充气式栖息地的火箭降落在一个直径约30米、深度为10米的火山口底部。然后,这个火山口被拱起,并被月球上的岩石覆盖,形成一个没有危险辐射和空间碎片的区域。

[所有随后的数字参考对应于.f3d文件上的主体名称] 。

你想在哪里建造你的月球营?

我们的月球营地位于一个直径约30米、深10米、地面相对光滑的火山口中。数以千计的具有这种粗糙规格的环形山散布在整个月球上,这些环形山可以用现有的月球勘测轨道器进行侦察。我们的营地将在靠近月球南极地区的沙克尔顿环形山的一个地方。这里的高处有高达96%的光照,是营地所依赖的太阳能电池板的理想场所。此外,在这一地区的阴影区域,已经探测到大量的水冰,这是任何人类存在所必需的。

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。

当第一枚火箭(6061铝合金)降落在陨石坑的中心时,建筑就开始了。穹顶储存板[1]用炸药螺栓弹出,打开穹顶储存容器[2]。然后用压缩空气[4]给装在里面的气密性凯夫拉复合穹顶[3]充气。穹顶膨胀以覆盖整个火山口,最后停留在火山口的边缘。同时,三个辐条存储室[5]以类似的方式打开。更多的压缩空气[6]淹没了密闭的火箭主体,将三个辐条[7]推了出来(在此之前,一切都被减压,以蒸发和排出剩余的燃料)。辐条也是由密闭、抗撕裂的凯夫拉复合材料制成。一旦所有东西都充气,空的液氧罐[8]的底座就会分离,打开通往水培农场的通道[9]。液氧罐和燃料罐[10]在火箭内的位置与传统火箭设计不同,它被提升到顶部,将有效载荷部分移到底部,然后连接到辐条。气闸门[11]位于两个油箱之间和燃料箱的顶部。位于燃料箱顶部的那个门可以直接通向外部。因此,燃料箱成为一个气闸。

其他所需物品在接下来的三枚火箭中到达。这些火箭也有面板[12],可通过爆炸螺栓拆除,覆盖其有效载荷部分。绞盘[13]允许宇航员在到达月球着陆器时将所有的东西降到地面上。

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。

宇航员的生活和工作区域是在火山口底部的充气辐条中。这个陨石坑被一个可充气的圆顶覆盖,随后被雷公石探测器的[14]螺旋桨[15]覆盖在月球石板上。这种组合阻挡了有害的辐射和空间碎片,并在下面保持一个恒定的温度,减少了结构上的压力。另一个危险是低重力。虽然离心机可能有帮助,但一个离心机将是昂贵的,而且难以运输、设置和维护。相反,包括的锻炼设备--即带有弹性束带的跑步机[16]和弹性重量[17]--将有助于减缓肌肉和骨骼的退化。此外,健身房,连同穹顶上的光孔和通信设备[18],将有助于保持宇航员的心理健康,因为在一个封闭的、没有其他人类接触的人工照明环境中,心理健康很容易恶化。

解释一下你的月球营将如何为宇航员提供。
食品
电器
空气

我们的月球营中的一个漫游器是一个水漫游器[19],它收集淡水。为了做到这一点,它利用了六个核心钻头[20],钻进月球上已经检测到水冰的地方(使用机载红外传感器)。一旦每个核心被填满,钻头就会缩回到漫游者的主体中,然后被密封[21]并加压。通过太阳能[22],漫游者的内部被加热[23],蒸发岩心样品中的水分。这些蒸汽在漫游者顶部的冷穹顶[24]上凝结,使其流向可移动的容器[25]。一旦装满,宇航员就会把这些容器带进去,并把用过的空容器送回漫游车。来自淋浴和水槽的废水、尿液和粪便通过管道进入净化器[26],对其进行回收,减少对漫游者的需求。

一个水培农场在着陆时位于液氧罐内,除去泵[27]和植物(文件中显示的一个例子植物--槽要装满)[28],这些都是由宇航员添加的(系统的体积不大,不足以影响罐的容量)。水被添加到水箱底部的蓄水池[29],与提供所有植物需求的可溶性营养物质混合,并被泵送到螺旋槽的顶部,从那里流回蓄水池。营养物质通过使用来自净化器的粉状食物垃圾和粪便的混合物进行补充,并由来自地球的小包补充。槽底面的红色LED灯以理想的波长照亮植物的光合作用。船上还将有MREs供应,作为冗余和更多样化的饮食。

48片太阳能电池阵列[30]的总面积约为150平方米,产生大约200千瓦时的电力。由于>90%的太阳能博览会,这些几乎所有的时间都在运行,有一个电池单元[31]在天黑的时候充电,以保持一切正常运行。电力用于照明、加热、水和空气净化、水培泵和灯、气闸、无线电天线和接收器,以及其他电器,如计算机、质谱仪、3D打印机、微波炉、冰箱、加热器等。

着陆后,来自地球的压缩空气涌入火箭,为辐条充气。为了填满360立方米的空间,需要两个压缩空气瓶,每个气瓶在7000psi时可容纳0.4立方米的空气。宇航员带来了四个二氧化碳洗涤器[32],它们分布在整个栖息地内。这些装置利用多孔沸石从空气中吸收二氧化碳。一旦饱和,沸石被放入一个小气闸[33],它释放出二氧化碳(一旦暴露在真空中)并将其送出。水车收集的一些水被送入一个电解器[34],该电解器产生氧气以替代宇航员的呼吸。

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)。

首先,我们的月球营是一个概念的证明。近乎完全自动化的设置,使其接近即时保护,免受太空危险的影响,这对以后在月球和火星上的先驱者是非常有利的。至于这个特定的营地,它将作为一个科学前哨开始。装备齐全的实验室和取芯漫游车将能够对岩石进行研究,目的是确定如何将它们加工成金属,以便在原地建造生产设施和航天器。随着这些工艺在低重力环境中的完善,可以预计,更多类似的营地将加入其中,把月球变成一个工业综合体和宇宙飞船的院子。在这里建造的航天器将与比地球更小的重力井相抗衡,随着水收集量的增加,氢气和氧气可以被用来为它们提供燃料,使之超越日月星空间。

描述一下你们月球营宇航员团队在月球上的一天。

宇航员们开始他们的一天,在他们有窗帘的睡房中醒来,然后出现在公共区域。他们淋浴,使用浴室,然后做一些即时炒蛋。做完这些,还有一些检查要做。净化器和电解器的水位是好的,沸石还没有饱和,太阳能电池板的功率输出是正常的。宇航员一号,弗吉尼亚,今天自愿到外面去,收集一些取心车[35]昨晚收集的样品。同时,宇航员二号,Mat,在室内值班。弗吉尼亚前往水培农场上方的气闸,穿上她的太空服[36]。气闸减压,她出现在穹顶的中心位置。当她走到取样车前时,穹顶很容易支撑她的重量。她收集了样品,然后回到里面。

与此同时,马特照料着农场。他在水培溶液中添加了营养物质,并收集了莴苣和西红柿作为午餐。当弗吉尼亚出去时,他决定和他在地球上的家人通话。他使用实验室辐条[37]中的一台电脑。

当弗吉尼亚脱完衣服后,她把岩石样品带到实验室。在这里,她把它们放入红外光谱仪[38],以确定它们含有大量的氧化铁。然后她和马特一起吃了午饭。

那天下午,他们做了一些运动。在松紧带跑步机上跑了半个小时,在弹性配重机上做了几个动作后,弗吉尼亚去加热炉子里的氧化铁[39],产生了铁和大量的杂质。她开始动脑筋思考如何在一个没有什么重力或多余空气的环境中分离这些东西。在她做这些工作的时候,马特测试了他设计的

自主制造机器人,可以在原地3D打印金属,只需矿石作为输入。今天,他正在研究如何让金属在低重力下从打印机喷嘴出来。弗吉尼亚州在净化方面的突破将是这个机器人成功的关键。

在吃晚饭和睡觉之前,宇航员要进行一系列的医学测试,以积累低重力对人体影响的数据[40] 。



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