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: Elemental Aerospace

Liceul Teoretic Benjamin Franklin  Bucuresti    罗马尼亚 17   2 / 0


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项目描述

我们为Moon Camp Challenge设计的项目是一个月球基地模块,具有圆柱形的特点,外径为5.2米,该模块被设计为适合由阿丽亚娜航天公司代表欧空局建造的下一代阿丽亚娜6号发射装置。该模块有34米^2的可用生活区,其特点是大部分是木制的、舒适的内部设计,并包括所有必要的生命支持系统:分别使用太阳能电池板和电池进行发电和储存,氧气储存和二氧化碳洗涤,水储存和回收,食物储存和电力驱动的加热/冷却系统。与主模块分开的另一个模块可用于种植植物--鱼菜共生模块。它用于以可持续的方式种植鱼类和植物。该基地还包括一个双模式的通信系统:一个用于遥测、语音和紧急通信的低带宽2.2GHz微波链路,以及一个用于高带宽应用(视频流)的通过卫星的光学链路,其下行速度可以达到600 Mbit/s。

2.1 你想在哪里建造你的月球营?

我们想把月球营建在一个平原地区,那里的地形缺乏陨石坑和其他小的变形,但在月球的近旁,有一个相对接近的天然洞穴。在平原地形上建造比较容易,并为将来的扩展提供空间。一个应急模块将被放置在天然洞穴中,作为发生陨石时的避难所。选择月球的近侧是因为它被太阳照亮,而且它面向地球。阳光被光伏板用来发电,宇航员的活动也因有光而得到加强。基地位于面向地球的一侧也有利于通信,天线直接指向地球(或在光学连接的情况下指向卫星)。

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。

我们计划使用阿丽亚娜64火箭从地球上运输的预制模块来建造我们的月球营。一个模块的最大质量将是8.6吨,是A64火箭到达月球转移轨道(LTO)的最大有效载荷。除了主模块之外,还可以增加其他多个模块,以形成月球营地。太阳能电池板、天线和其他外部设备将被安装在月球表面,紧靠基地。主要材料是铝合金6061,还有一些ABS和碳纤维部件,以及其他少量的材料,如钢螺栓、橡胶垫圈等。这些模块将被放置在月球表面的一个1.2米深的凹槽内,以防止模块发生不必要的移动或旋转。它们将由起重机操纵和放置,也可以通过滚动的方式进行移动。操纵所需的起重机和其他机械可以在单独的前期任务中带来,或在同一任务中用二级火箭带来。将两个模块连接在一起以及模块的两端也需要一个冲击扳手。模块在完成后将被加压,在进行任何修改之前将被减压。窗口板将被装在一个安全的容器中进行运输,以避免在组装和运输过程中损坏它。

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)

月球基地模块的加热/冷却系统将为生活提供一个良好的温度。氧气储存系统和二氧化碳洗涤器将保持氧气在舱内流动,并收集多余的二氧化碳。模块的墙壁将在一定程度上保护宇航员免受宇宙辐射的影响,这一点可以通过在模块的墙壁上添加土壤来改善,航空级的铝合金6061可以保护基地免受小的冲击。根据模拟,模块的主体可以处理3个大气压的压力。基地还配备了一个鱼菜共生系统,即使补给任务受到严重影响,也能保持食物的供应。主窗是一个玻璃/塑料窗格,可以保护船员不受玻璃可能破碎的影响。

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

该基地将利用水循环系统(与国际空间站使用的系统类似)向船员提供水,通过使用特殊的各种过滤器过滤用过的水,使其能够自我维持。它还可以将尿液转化为可饮用的水。水系统包括在舱内卫生间下面的一个主水箱和一个紧急供水,由鱼菜共生模块的鱼缸组成。水也可以作为空调系统的冷凝水,通过空调的内置集热器提取。

食物将主要储存在任何舱室的地板下的氧气罐附近。食物主要包括可以用水重新水化的干燥产品。制造食物的主要方式包括鱼菜共生系统,该系统将以共生的方式种植鱼类、海鲜和藻类以及其他蔬菜和草药。鱼缸里的废物将被用作蔬菜生长的天然肥料;植物提供的营养和氧气将被用于水族箱。

该电力系统由光伏板、可充电电池和相应的电子设备组成。该系统使用22块455瓦的电池板,可产生高达10千瓦的总功率,以及16个基于锂的磷酸铁锂电池,这些电池被存放在一个安全的容器中。选择这种电池技术是因为它与其他化学材料相比非常安全,但代价是更重。这些电池的标称电压为3.2V,总共有48千瓦时的能量。此外,该系统还有不同的转换和管理电子设备,如逆变器和BMS,分别用于将直流电转换为交流电和保护电池。

底座有一个电动的空调系统,也能擦洗空气中的二氧化碳。过滤器都是可以更换的,而且很容易拆卸,采用了无托架设计。在每个模块的地板下,有六个氧气罐,由模块的主电子控制单元(ECU)控制,感应氧气水平,必要时进行补偿。此外,控制单元还核查模块的内部压力。该系统确保基地内保持最佳的氧气水平,保护宇航员的健康。

2.5 解释一下你的月亮营的主要目的是什么。

我们的月球营可以满足所有三种用途:商业、科学和旅游,因为它是模块化的,可以根据需要进行配置。在其默认配置中,月球营最初将被配置为科学用途。

使用月球车,一个多功能的建筑和科学工具,我们可以运输和操纵材料,以进一步扩大月球基地的所有需要的目的。

3.1 描述一下你的月球营宇航员团队在月球上的一天。

宇航员们在他们的木质双层床上醒来,他们做着早晨的例行工作,包括吃饭、卫生和健康监测,基地的木质内部希望给他们一种舒适和家的感觉。然后,他们检查月球营运作所需的核心系统的状态,如电力系统、空气系统、水系统和鱼菜共生系统。这些检查包括:清洁太阳能电池板(电力系统的一部分),监测氧气水平、二氧化碳水平和基地内的压力,检查鱼菜共生系统的水PH值和氧气水平,以及土壤中的营养成分。

每个船员都必须在室内做至少30分钟的运动,或者在基地外进行相同时间的散步,以防止肌肉萎缩。

          初步检查后,来自月球基地的团队将与地球上的指挥中心联系,以报告船上的情况,并要求提供他们需要执行的研究任务的信息。

至少有2名船员将一直留在船上,监督关键系统的运行并保持基地的安全。其余的宇航员可能从事各种任务,如探索月球土壤,在3D打印的帮助下创建新的基地,在鱼菜共生系统的帮助下在月球表面进行动植物种植实验,对月球土壤本身进行实验,为工业原因或研究进行采矿作业,在未来,甚至进行旅游,并作为未来在太阳系更远处的任务基地。

一天结束时,所有人员将返回基地,收拾留在基地外的任何工具或仪器,吃饭,并享受一些自由时间。他们可以与地球上的家人或朋友交谈,观看预先下载在内部服务器上的视频或媒体,并利用高带宽的通信系统搜索和发布文件,还有很多。

其他项目。

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