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。 ZLE项目

凯考利克国王中学  Pukalani    美国 16, 17

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项目描述

我们设计了一个月球营地,目的是为了拥有一个极其安全的、基本模块化的、最先进的设施,可以开创月球实验的新时代。在其核心,我们创建了一个以安全为第一要务的基地。几乎每一个系统都是三重冗余的,只要有一个方面出了问题,就像新时代的太空探索中经常发生的那样,整个系统都可以继续运作而不出错。接下来,我们为整个系统设定了一个目标,不仅是船舱,而且是完全模块化的,也是安全的。我们考虑到了这一点,并将所有的东西都设计成在内部和外部的布局上可以轻松互换,只需使用一个简陋的钻头就能进行组装和拆卸。最后,我们在动力和水处理方面采用了一些航天工业最先进的设计,并设计了一些我们自己的技术来应对月球的严酷表面。

你想在哪里建造你的月球营?

我们选择在南极边缘的沙克尔顿火山口建立我们的月球营地。我们选择这个地点是因为

1)它的位置离真正的极点足够远,以减少在极点建立基地的环境影响,如辐射、风、温度变化和月球地震。 

2)这个火山口的边缘经历了近乎恒定的阳光,使我们的太阳能发电站能够尽可能长时间地以最大容量工作,只有在绝对必要时才依靠其他备用电源。

3) 火山口的地面承载着极低的温度,那里可能有冻结在地表下的水,作为我们基地的几个可能的水源之一。

4)在火山口中心的 "永久黑暗 "区域进行探索可能会产生重要的科学发现。

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。

我们计划通过从地球上发射组件并在月球表面组装我们的月球营地。每个居住区的钢制六边形底板、支架、铅和碳纤维复合墙将被包装在耐热长丝中,然后一起发射,从围绕月球的航天器中抛出。它们的下降将使用类似于美国宇航局SkyCrane中使用的推进器来减缓。包裹一旦稳固在月球表面,将标记其位置,表明它已准备好与人互动和组装。然后,载着宇航员的着陆器将在该地点的50米范围内着陆,允许宇航员的支持团队在机器人和电动工具的协助下,组装基地的墙壁,并为至少一个模块加压和充氧,然后他们可以在那里重新组合,准备根据任务需要进一步扩大基地。

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。

对我们来说,安全是设计过程中最重要的。在我们设计的几乎每一个方面,我们至少有两个备份,以备第一方面的失败。我们从头开始,创建了一个类似于线圈的悬挂系统来支持整个基地。这个设计背后的主要目的是为月震提供减震,但同时也是为了在基地不得不略微倾斜的情况下,在居住区内创造一个可平整的表面。我们还选择创建一个复合墙,主要使用轻质材料,如碳纤维和玻璃纤维,外层是铅,以反射辐射。由于我们不是直接在极地,我们预测这将足以防止任何月球辐射进入居住区,如果在实际测试中,证明不是这样,可以在基地的外部增加额外的铅注入的涂料或灯丝层。

解释一下你的月球营将如何为宇航员提供。
食品
电器
空气

为了给我们的研究人员提供水,我们的基地首先需要从地球上带来水的储备。有了这个储备,我们计划使用蒸馏过程和大气的除湿来回收水。就像空间站上使用的过程一样,这个过程应该是99%的效率,所以只需要从地球上送来少量的水。在此基础上,月球上的冰将被收集并重新保证,因此月球上的冰可以被过滤并作为替代水源使用。一个取水器可以过滤足够6个人一天使用的水,而且有3个取水器,可以实现三倍的冗余。

由于向太空发送每磅有效载荷的成本为$10,000,因此减少需要运输的农产品数量对我们来说势在必行。为了充分利用我们的资金,我们将需要在基地内种植尽可能多的食物。马铃薯是最容易种植的食物之一,它能提供最多的热量,因此我们有一个指定的作物栽培区,它将具备种植食物的所有要求。

电力是任何空间栖息地最重要的部分之一,为了解决这个重要的问题,我们考虑了什么方案能用最少的空间产生最多的电力。我们选择的两种方法是太阳能和核能,以及像国际空间站上使用的高容量锂电池。接下来,为了计算出我们将需要多少种生产过程,我们计算出基地在默认的7个HAB配置中需要多少电力。我们计算出如果我们的基地大约是国际空间站的两倍大小,那么它将需要能够产生两倍的能量。如果国际空间站在满负荷时能够产生120千瓦的电力,我们需要我们的基地能够产生240千瓦的电力。我们最终需要24个核发电机(8个反应堆)和32个太阳能发电机(8个面板)以及48个电池(16组)。

为了给居住区提供氧气,我们有一个三重冗余的氧气机设置,每个氧气机创造12磅的氧气。这个装置可以舒适地支持6个人。氧气机通过吸收二氧化碳并将其转化为氧气来制造氧气。

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)。

我们的月子营的设计是模块化的,也就是说,它 可以 可以设置为适应许多不同的情况或目的。按照我们现在的设置方式,月球营仅用于科学用途,因为船上的许多设备是非常敏感的,需要经过特殊的培训才能安全地处理或操作。

描述一下你们月球营宇航员团队在月球上的一天。

在我们营地的一天开始,每个睡眠周期(组)的三名研究人员会醒来,在去厨房的路上,对关键的生命支持和增氧设备做检查。一旦他们吃过饭,每个研究人员就会去完成他所分配的任务,主要是确保所有关键系统都正常,但也包括种植作物、研究标本、修理损坏的设备,或当天可能带来的任何其他任务。第一组完成后,第二组醒来,两个小组将讨论当天的成功和挑战,根据这些信息,第二组将完成第一组无法完成的事情,并继续这种类型的循环。



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