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。 呼叫中心

Tudor Vianu国家计算机科学高中  布加勒斯特    罗马尼亚 15 第三名--欧空局成员国

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项目描述

PIoneers(包括恒定的PI的文字游戏)是最能描述我们团队的名字,考虑到我们的月球营地将在未来几十年内成为开创性科学研究的中心。我们希望我们的定居点能够成为扩大人类在太阳系存在的垫脚石,开发和测试行星殖民化所需的关键技术。首先,我们计划将营地建在南极附近的熔岩管中,这是月球上与地球温度相似度最高的地方,也是可以找到水冰的地方,水冰是实现宇航员存在的一种重要资源。我们的基地将由模块组成,首先是栖息地、科学实验室和制造氧气的站。通过这种方式,将很容易引入新的领域。第一批模块中的一些将在地球上预制,并在月球上组装,当我们发现需要新的空间时,我们将开始用月球上的材料建造它们。此外,我们不仅通过将营地放在熔岩管中来减少可能的危险,而且还纳入了冗余系统。人类需要的重要资源是水(从南极的冰中开采)、食物(在月球温室中生产)、电力(来自太阳能电池板)和空气(通过植物的电解,也利用雷石)。因此,我们创造了一个环境,宇航员无疑可以适应并专注于他们作为月球研究人员的工作,生活条件尽可能地与地球上的相似。

你想在哪里建造你的月球营?

我们的目标是在月球南极附近建立我们的基地,那里的熔岩管将是人类居住地的围墙。我们的首要任务是为将容纳月球营地的宇航员找到一个具有体面生活条件的地点。因此,我们的选择仅限于两极,那里的温度从-50°C到0°C,人们可以得到持续的阳光,而且在熔岩管内,温度是可以承受的。支持南极的决定性理由是那里有水冰,我们可以从中获得液态水,这对生活在我们月球营地的人来说是必不可少的。更重要的是,南极地区的火山口阻挡了阳光的进入(这是一个强项,因为宇航员可以睡得很好),并含有氢气的化石记录,我们可以用它来制造可呼吸的空气,但最重要的是,它可以作为燃料。

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。

考虑到我们打算在熔岩管中建造月球营,而且熔岩管的直径可以非常大,主要的想法是把它放在熔岩管的底部,并使用电梯(图19)到达月球表面。理想情况下,营地应该是模块化的,这样整合新的部分就会更容易。这样的模块可以是栖息地、科学实验室、制造氧气的站,等等。生活模块将用气密管连接,以限制所需气闸的数量。这些模块也需要密闭,并有一个坚固的外壳来保护它们免受辐射和潜在的碎片。形状将是一个圆顶,以分散压力。起初,月球基地将在地球上用钛等材料预制,因为它的硬度高(尤其是外壳),但以后我们可以用月球混凝土制成的建筑物来扩展,月球混凝土是一种硫磺和可从月球上获得的骨料资源的混合物。

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。

首先,我们应该保护宇航员免受月尘、354小时昼夜周期、辐射、地震和微陨石爆炸的影响。通过在南极的熔岩管内定居,宇航员可以享受阳光,我们克服了许多危险。土壤是保护宇航员不受辐射和微陨石影响的好办法。因为月球尘埃如果进入我们的庇护所,会引起呼吸问题和恶化,我们将有过滤器和强大的气流,这样尖锐而丰富的硅石就不会进入。此外,将有一个气闸(图8),宇航员可以在进入生活区之前清理掉灰尘。我们计划对熔岩管壁进行加固,以防止其在地震中可能的坍塌。利用来自南极的近乎永恒的阳光,我们可以用相对便宜的方式发电,所以我们的基地还将有人工照明和急需的加热系统。

解释一下你的月球营将如何为宇航员提供。
食品
电器
空气

水是人类生存所需的重要资源,所以我们非常关注这个话题。我们的主要想法是,宇航员可以从两极移除水冰,以在月球上共存,当然,由于温度高,需要特殊设备。然后,我们将使用一个上面有太阳能电池板的钻头(图片13)。通过这种方式,该工具将加热并穿透月球的厚层内部。这样,我们就能在提取冰块后使用其他太阳能电池板来融化它。在专业设备的帮助下,我们就可以过滤水,生成健康的饮用水。我们打算每周进行两次这一过程,并将剩余的水收集到一个水库中(图片17)。我们还可以利用国际空间站的水循环系统进行过滤。

简而言之,食物等同于能量,而我们的宇航员需要大量的食物。首先,为了尽可能有效,带入太空的食物必须轻巧、紧凑、美味、有营养,并且在没有冷藏的情况下可以长期保存。然而,无论宇航员在月球上带来多少食物,仍然是不够的。因此,我们还必须在月球上生产食物。我们的想法涉及一个必不可少的月球温室,以弥补大气或自然水的不足,并保护植物免受高温的影响。在我们的温室内种植的雷公石植物包括土豆和萝卜(维生素C),西红柿(维生素A),芹菜(钾),拟南芥(一种开花植物),蚕卵(蛋白质)和莴苣(钙),这将为我们的太空探险家提供急需的营养物质。宇航员将通过呼吸提供二氧化碳,并通过使用水循环系统从尿液中为植物提取水分。

为了收集能源,我们注意到月球上有一些地方,比如南极的沙克尔顿火山口边缘,那里有永久的阳光,为了防止月夜持续时间过长的问题,我们把月球营地放在南极的那个区域。因此,我们可以把太阳能电池板放在那里(图14),但我们也需要一些漫游车(图12)来把能源带到基地。然后,我们可以将太阳能储存在燃料电池中(图16),燃料电池充满电后可以连续使用17天。通过这种方式,我们还可以避免地球完全阻挡阳光的月食问题。

人类最不能缺少的东西是空气,所以我们必须认真考虑项目的这一部分。首先,在我们离开地球之前,我们要做一些 "补给品",里面有足够的氧气,供我们在月球上的头几天使用,一旦我们到达目的地,我们就会开始得到它(氧气站:图片27)。植物是产生空气的一种手段,可以同时用于空气和食物。然而,由于它们通过电解占据了相当大的空间,我们也可以使用留在水库中的水。此外,我们可以加工富含氧气的雷石。一种实验证明的方法是熔盐电解,它涉及到在高温下将月球土壤与氯化钙混合,然后,通过在混合物中运行电流,氧气聚集在阳极周围,在那里收获氧气。

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)。

我们的月球营地的基本目的将是科学,但我们的团队已经设计了这个定居点,以便一旦人类不可避免地开始在月球表面成长,它可以很容易地被重新利用。在考虑到与最初的登月任务相关的天文费用和许多风险之后,我们决定我们的第一批定居者应该是科学家和工程师。我们相信他们将最适合适当地运行日常实验,同时也维护和升级定居点的复杂系统。随着人类登月任务越来越多,成本将下降,技术将进步,变得更加高效和可靠。一旦发生这种情况,月球营地可以简单地扩大,以容纳更多的人,其中一些人甚至可以是游客,从而扩大人类在月球的存在。

描述一下你们月球营宇航员团队在月球上的一天。

我们发现,在紧急情况下始终有人醒着是至关重要的,所以我们决定,宇航员将有不同的睡眠周期。因此,船员们将被平均分成三班(出于社交目的重叠约两个小时,整个团队在那个时候聚在一起),所以实验是全天候进行的。无论宇航员在哪个班次,在起床后,他将做他的卫生,然后在我们基地的饮食区吃早餐(图片36)。早餐后,乘员将去健身舱(图29),在那里每个成员将至少得到最低限度的体育锻炼,以保持身体健康,对抗低重力对人体的负面影响。之后,每个成员将从地面控制中心(图22)收到各自的任务,并开始在研究舱(图21)内进行分配的工作,或者在特殊情况下,他们可以到外面研究月球环境。工作时间过半后,乘员们将受益于一小时的午休,并吃一顿由温室食物组成的饭菜(图33)。然后,宇航员们将重新开始工作,直到8小时的研究计划结束。接下来,船员们将吃晚饭,然后是一些自由时间,每个人都可以选择他们想做的活动,以便放松心情(例如,与家人交谈或看书)。为了在团队内部获得更多的团结,每周一次,宇航员们可以参加一些特别的活动,如在客厅里看电影和玩棋盘游戏(图片37)。忙碌了一天之后,宇航员们会做好卫生工作(卫生间:图片30),然后回到宿舍(图片31)睡上8个小时左右,因为休息对于应对月球表面的压力和艰难条件是最重要的。



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