月亮营地

Moon Camp Pioneers画廊 2021-2022年

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。

Team: SCN Aerospace

彼得罗克学院  巴恩斯塔普尔    英国 17   2 / 0


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项目描述

给我们的简报是设计一个月亮营地。这个简报是完全开放的,我们可以自由决定营地的功能。我的团队决定该营地的任务期限为三个月,容纳四名具有化学、工程、医学和植物学背景的宇航员。营地将为完成这次任务而建造,但考虑到将来可能在更长时间的任务中再次使用它。在设计营地时,我们试图尽可能做出最现实的决定,因此所做的决定受到以下因素的影响:发射大型部件的成本、宇航员的安全、将获得的科学价值以及将创造的潜在利益。该营地将为四名宇航员提供生活和工作设施。他们的任务将包括营地外的游览,以及营地内的实验等,因此除了营地本身,他们还需要几个漫游器,包括一个类似拖车的小漫游器,用于运输设备和在组装过程中操纵模块,一个长途漫游器,旨在紧急情况下充当 "救生艇",以及一些美化环境的机器人,将在宇航员到达之前发送,以准备登陆地点。我们很幸运能够在https://www.youtube.com/watch?v=LJ9pj4J4jX8,使用Occulus Headsets Quest 2,与基地一起创建一个VR世界。

第4节中显示的几个模块的计划是旧版本的基础,所以尽管它们与最终版本非常相似,但确实略有不同。

2.1 你想在哪里建造你的月球营?

位于近旁的赤道位置将与地球有恒定的视线,这是一个绝对的优势,但这意味着宇航员将无法看到月球后面的那部分天空。不幸的是,赤道附近的地表温度变化剧烈,使这个位置的地表基地难以维持。在两极附近,暴露在太阳下的温度要低得多。事实上,在两极附近有几个地方,太阳实际上从未照耀过。这意味着,虽然明显寒冷,但这些地方的温度变化是最小的。因此,基地的材料和结构可以针对两极附近的寒冷温度进行优化。此外,由于表面温度低得多,两极附近会形成冰。通过考虑这些因素,我们选择了南极附近的42°E,84.25°S的火山口。

2.2 你打算如何建造你的月球营?描述一下技术、材料和你的设计选择。

在月球营地可以在表面建造之前,将有必要准备登陆区。为此,将向着陆点派出无人驾驶的漫游车,它将清理该地区,并在必要时平整斜坡,以便有一个合适的地方来建造营地。有10个模块组成主营地,另外还有一个通信塔和实验模块放在火山口的边缘,将被远程操作。为了减少灾难性故障的风险,一些模块将在地球上建造,然后通过与其他模块对接,简单地安装在月球上。这是因为在地球上确保模块的可靠性要比在月球上容易得多。以下模块将在地球上制造:气闸、居住、实验室、厕所、实验和公用设施模块,以及枢纽和通信塔之间的柔性走廊(液压驱动的高跷也将在地球上建造)。两个中心将被分解成较小的部件,因为它们太大,无法整体发射。水栽培模块将由简单的部件(如钛条和高密度聚乙烯砖)和在地球上制造的部件(如对接组件)组合而成。所有这些都将使用现有宜居舱的典型材料和技术(除水培舱外)建造。

2.3 月球上的环境对宇航员是非常危险的。解释一下你的月球营将如何保护他们。(最多150字)

如2.1节所述,所选地点已经提供了重要的保护。因为营地从来没有太阳的直接照耀,它被有效地屏蔽了太阳辐射。唯一的其他辐射源是为营地供电的核反应堆,以及宇宙辐射。反应堆有适当的屏蔽,任何宇宙辐射都被至少20厘米厚的高密度聚乙烯挡住,以确保足够的保护。另一个危险是月球尘埃,它粘附在表面上,造成各种问题,包括对宇航员肺部的潜在损害,由于其磨蚀性而对表面的损害,降低密封等脆弱部件的有效性,以及对太空服的损害。环境系统中的过滤器将确保如果灰尘进入营地,它将被清除,返回基地后对航天服和设备的仔细维护将防止灰尘进入基地。

2.4 解释一下你的月球营将如何为宇航员提供。

食品
权力
空气

为了减少依赖资源开采的风险,在日常供应任务中,水将被储存在阿特米斯空间站。它将在着陆时被取下。我们可以通过从月球冰中提取水来补充供应。

同样,为了减少与资源开采相关的风险,我们将在阿特米斯空间站储备食物,为任务做准备,供应将由水培实验来补充(尽管这些实验将无法单独维持船员的生活)。

动力将由一个小型核反应堆提供,该反应堆的模型是西屋公司正在设计的eVinci反应堆。飞轮将被用作能量储存的主要方法,因为它们能抵抗极端条件,尽管我们将使用氢燃料电池,因为它们在太空飞行中已有应用。

空气也将储存在阿特米斯空间站,而且我们可以再次通过用氢气还原从月球表面提取氧气来补充供应,按质量计算,氧气约为45%。

2.5 解释一下你的月亮营的主要目的是什么。

该营地的目的是一项发现任务。其目的是测试和展示技术和工艺,这些技术和工艺可用于未来的长期任务,并最终用于长期居住。这是因为在载人航天任务方面,我们已经把人送到月球上几天,让宇航员在国际空间站上呆了几个月,但我们从来没有让宇航员在月球表面呆过任何长时间。因此,在我们能够认真开始考虑商业或旅游努力之前,首先要考虑的是我们是否能够真正地、真正地在月球上生活。将要进行的项目包括种植植物(因此有植物学家),研究从月球土壤中提取氧气和其他资源的有效方法,以及使用制造舱中的工具制造各种物品。

3.1 描述一下你的月球营宇航员团队在月球上的一天。

月球营地的首要调查是决定在月球上长期居住是否可行。为此,宇航员们的一天需要尽可能地 "正常"。我们大多数人的一天从早餐开始,接着是个人卫生,然后穿衣服。这就是宇航员们一天的开始。随后会有一个简短的会议,讨论当天的计划任务,以及昨天的工作情况。一旦这些活动处理完毕,宇航员们就会分成两个 "小组"。第一小组在A中心进行锻炼。锻炼对确保在低重力环境下生活所造成的肌肉萎缩最小化,以及保持强大的心血管系统非常重要。第二小组则负责营地的一般维护,如整理、检查植物等。然后两个小组会交换,第一小组负责一般维护工作,第二小组负责锻炼。这样分工的原因是,枢纽A没有足够的空间让所有四名宇航员同时锻炼。两队人马走到一起,为当天设定的项目工作。在这三个月的时间里,会有各种各样的任务,也许是为EVA做准备,进行维护,对样品进行分析,使用Hub B的制造设施,等等。这些任务将在任务开始前计划好,以便最有效地利用宇航员的时间,尽管在任务期间有可能由于不可预见的原因而做出改变。对于我们的例子日,宇航员将制作一个替换的液压阀来修理一个备用泵。同样,尽可能保持工作日的 "正常",各小组将在中午左右休息吃午饭。洗漱完毕后,宇航员接近他们的下一个任务,在这个特殊的日子里,他们将计划明天的EVA,以收集土壤样本。这段工作时间将比上午的会议更长,并将在晚间用餐时结束,之后他们将有时间放松,然后关闭一切,做任何最后一分钟的检查(也许又是那些植物),然后上床睡觉。一天中的时间本身将与格林尼治标准时间同步。

其他项目。

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