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: Conatur Lunar

奥尔德姆胡尔姆文法学校  奥尔德姆    英国 17, 16   4 / 2   第二名 - 欧空局成员国


3D项目的外部查看器

项目描述

任务下 Conatur Lunar。 我们的基地 圣殿堂 打算成为一个创新的研究设施,寻求进一步发掘和了解月球表面的地质历史。 

  • 首要阶段的重点是实现自给自足:重点放在建设和收集必要的资源上。
  • 在此之后,我们项目的次要操作人员将转向研究和实验。

通过我们的实验室进行的调查,包括对月尘的形成和组成的深入分析,将被用于建立一个关于月球和我们自己星球过去的更准确的记录。最终,我们收集的数据将被用来为现代的月球殖民和探索技术的发展提供信息。

圣殿堂三维模型说明了我们的设计意图是提供保护,同时也允许进行任务。地下计划由居住区、技术区、农业区和储存区组成,为我们的四名船员提供必要的工具,使他们在执行任务的过程中能够舒适地生活和工作。 

虽然 Conatur Lunar'。初步的目标是以考试为基础的--所获得的结果可能最终使我们能够走向更复杂的第三阶段。

  • 在数据允许的情况下,我们的基地在开放阶段的成功和宇航员的第一手经验可以看出,我们有可能向月球殖民化迈进。希望随着扩展能力的提高,以及燃料生产等方面的突破,我们项目的应用可以在未来从单一的思维发展到多功能的应用。
2.1 你想在哪里建造你的月球营?

我们计划将我们的基地设在De Gerlache Crater的边缘。它位于月球南缘(月球坐标为南纬88.5度,西经87.1度),提供了一个面向地球的方向,是最大限度地减少旅行距离和通信渠道的理想选择。

24,000张广域和31,500张狭域相机图像所支持的证据表明,我们的地点靠近一个永恒的光照点。De Gerlache的日最低值和最高值分别为64%和98%,由于其允许收获太阳能的能力,可以被进一步视为有利条件。 

火山口边缘本身提供了理想的地形,作为一个平坦的土地区域,将被用来放置登陆台、太阳能电池板和研究设备。同时,月球冰层的存在将使我们能够自主地采集水。

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。

我们基地最早的建设阶段打算采用无人驾驶。我们将允许使用机器人和一台直径为17.6米的隧道掘进机在火山口的一侧钻孔。通过在一个已知的熔岩管附近绘制着陆坐标,我们可以在未来需要时进一步扩展。除了利用自然环境(即通过适应自然空腔空间来减少劳动力)外,地下场地说明了对辐射和碎片撞击的自然防御。

在进入火山口后,钻头将被用来拉长可用的空间,而机器人将在后面释放出充气装置,以防止结构塌陷。大气条件将通过运输气体如H₂、N₂和O₂来制造,而机器人将收获月球土壤作为3D打印材料来建造地基和外墙。他们还将组装实现下一阶段过渡所需的外部着陆垫。

下一阶段将派遣我们的载人船员与需要安装的更具体的设备和材料一起出发--这将包括安装专业设备,如O₂回收器,组装我们的漫游器,以及加固任何容易在运输中受损的结构。在人类的干预下,基地应该是完全正常的,工作人员将成为驻扎,机器人现在作为援助和维修的用具。

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)

各种危险构成了高风险,每一种危险都必须单独解决,以保护生命。

辐射量为60微西弗,(约为地球水平的200倍)。船员将佩戴剂量计以监测他们的暴露程度。大量使用的区域,即睡眠和生活区,将包含增强的屏蔽作为进一步的缓解。

我们基地的预计温度梯度可以通过太阳能和交换系统来加热,以满足人类居住的要求。放射性同位素热电发电机(RTG)将作为一个备用系统。

实施密封泄漏探测器,修改像MFS-TOPS-42这样的技术,如果在维持大气条件方面出现任何错误,将提醒并允许乘员通过气闸离开基地。

轻质物理屏障,如填充的Whipple盾牌,将加强被认为是脆弱的表面结构,增加其对超高速撞击的保护。 

基地设计通过利用位于地下的火山口空间,提供进一步的自然防御。

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

宇航员的大部分水补给将从月球冰层中获得。该基地将利用航天飞机燃料电池(SFC)、氧气发生器系统(OGS)、二氧化碳去除组件和萨巴蒂尔反应(SR),以补充和循环持续的水供应。

SFC: 2H₂ + O₂ →2H₂O + electricity
OGS。2H₂O + 电 →2H₂ + O₂
SR: 4H₂ + Co₂ → 2H₂o + Ch₄

过滤废水,如尿液和淋浴水,同时从舱内空气中控制去除水分,将确保没有可能的出口被浪费。通过月球土壤获得的次级资源是适用的,但并不理想,因为它们的产量相对较低。

由于它的应用范围很广,即从电解到卫生,我们必须在系统故障后提供支持。在冗余的情况下,我们的基地安装了紧急水箱,在问题得到解决时可以使用,(见空气。)

在努力实现长寿时,种植新鲜产品将是一个典范,因为相对于服用多种维生素而言,我们更有可能长期维持身体的维生素和矿物质需求。

月球土壤中的氮浓度低(5ppm),意味着我们将首先从地球上运送一定数量的种子和肥料过去。因此,有机废物将被回收利用。

首先,地下鱼菜共生农场将确保任务连续性的产量。然而,由于光照强度与植物生长成正比,因此涉及高能量需求。

我们将在生产的第二阶段寻求开发先进的植物栖息地。采用一系列的LED,以及控制肥料、水和矿物质释放的粘土基质,还有监测植物生长的传感器。减少与植物的日常物理互动的需要和更高的能源强度使其更适合于长期定居。

我们船员的主要电力来源将来自于每平方厘米具有高浓度光伏电池的太阳能电池板。结合该地点的每日光照率,我们将最大限度地提高吸收太阳辐射的效率,从而用于发电。

此外,氢燃料电池将被用来储存超过电站需求的多余能量,这意味着在光照不足的时候,消耗仍然是灵活的。在可能的情况下,从实验室分流出来的电力供应也将集中到生活系统。

正如我们在管理风险的建议中提到的,如果船员需要,他们可以使用RTG:但由于与放射性污染有关的风险,这被认为是一个更紧急的出口。因此,我们将把它作为一个外部来源,位于火山口边缘的一个加固的地下容器中。

与机器人一起带来的气体将确保为宇航员的到来初步建立起一个大气环境。萨巴蒂尔方法不仅可以生产水,而且在随后的电解过程中,将成为我们获得氧气的主要方法。从雷石中提取也可以发生,并将与从阳极形成的金属合金产品中受益的实例一起利用。

虽然氧气的摄入和二氧化碳的排出确实会通过基地上植物的生长而发生,但条件将被监测和控制到一定程度,对基地的影响将被认为是可以忽略不计。

在任务期间,包括气体成分、压力和水分水平在内的Baroscopic条件都将被监测,空气罐必须被用作空气补充系统失败时的冗余。

2.5 解释一下你的月亮营的主要目的是什么。

Conatur Lunar'。其目的可分为短期(ST)、中期(MT)和长期(LT)的图式。

调查方向。

→ 将船员的STEM学科和现有知识与现场实验证据相结合,以便更好地了解月球和地球的地质历史。(ST)

→ 利用个人经验和任务本身来改进技术,解决空间旅行的前景问题。(MT)

进步方向。

→ 争取实现月球殖民的可能性,推动现有的成功技术成为适用于更多数量和人口的生命。(LT)如果 圣殿堂 在建立能够维持人类生命的高科技工作环境方面被证明是有效的,我们的总体目标将是学习并从我们的开创性研究转向改进可行性,并在理想的情况下,为创造商业和家庭月球生活作出贡献。

3.1 描述一下你的月球营宇航员团队在月球上的一天。

在整个时间内居住在 圣殿堂为了保持健康的工作和生活平衡,每天的工作将包括维护和研究,与同样重要的休闲时间保持平衡。虽然不会有交错的夜班,但在紧急情况下,轮值表将确定每个夜晚的 "待命 "宇航员。 

宇航员们将从卫生任务开始轮班。使用免冲洗洗发水将大量减少水的消耗,并减轻微重力的挣扎。 

轮班的第一个小时的早餐将包括营养丰富的食物,如炒鸡蛋,以增加他们每天的卡路里摄入量,约2800卡路里。我们建议将这些食物放在可降解的包装中,以提高船上的可持续性。随后将进行生物医学监测测试,以检查他们的身体对环境的适应情况,为今后的探险做准备。 

该设施的日常工作任务将包括报告研究数据。除了这一关键的研究功能外,工作人员也必须执行基本的维护任务。在检查他们是否收到来自地球上的控制中心的通信后,具体的研究任务将被分配。 

午餐将食用富含蛋白质的食物,通过膳食变化来提高生活质量。测试使用LED技术种植植物的新方法,将允许生长不同的新鲜食物来补充晚餐,以及开发在空间维持生命的进一步前景。 

月球基地的体育活动将是他们生活方式的一个重要方面,包括每天参加1小时的运动,以减轻肌肉退化。 

晚上与家人和朋友的交流将使人们与地球联系起来。社交时间将使宇航员受益匪浅 谁每天都会和同样的几个人在一起。适应性研究也可以进行,由地球上其他实验室的每日更新主导。 

为了保持宇航员的健康,在完成基地的任何最后维护任务后,他们将退到卧室里睡8小时。特别设计的双层床允许连接睡袋,以解决重力降低的问题,让他们安然入睡,为下一天的忙碌恢复活力。我们相信,志同道合的人将在基地成功地生活在一起,因为他们有机会花时间去做他们喜欢的事情,也有机会合作工作。

其他项目。

  西里尔

 

  郑州轻工业大学附属中学
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