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: Nebula

郑州轻工业大学附属中学  河南省郑州市金水区    中国 19   3 / 2


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项目描述

我们的月球营计划分为七个部分,以适应宇航员在月球上探索的所有方面。中心部分是宇航员住所,分为两层,里面有旋转楼梯。上层是宇航员客厅、图书馆、会议室、健身器材等,下层是医疗室、实验室和月球除尘室。四个功能室环绕相连,将充分利用月球上现有的资源,如月壤、月冰、阳光等,结合无土栽培、水解、熔融电解、逆变变压等技术,为航天员的日常生活提供食物、水、电和氧气资源。第六部分分为雷达、探测仪等服务仪器,实时探测宇航员周围环境是否安全,同时飞行探测仪也使宇航员在月球上行动方便。最后一部分是磁场。随着未来科学技术的发展,人类已经具备了发射磁性卫星的技术。因此,我们将通过切割磁感应线来产生电力。

2.1 你想在哪里建造你的月球营?

我们的月球营地将建在月球的两极。首先,两极有一个永昼的环境,提供足够的太阳能来维持电力供应。其次,两极有丰富的月球冰。通过应用融化、过滤、电解等技术,可以产生丰富的多用途水资源,不仅可以供应饮用和洗浴,还可以帮助蔬菜种植和食物供应。最后,月球表面的土壤也是现成的,可以提取熔化和电解,提供充足的氧气,多余的土壤可以放入实验室进行材料分析。

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。

材料。与水有关的材料,如水泵、管道和阀门,是由食品级镍不锈钢制成的,安全且耐腐蚀。储水箱由聚碳酸酯制成,具有耐化学性和抗氧化性。电力设备建设采用BLX、RV型电线,重量轻,可用于连接需要柔性连接的活动部件;制氧设备建设采用蒙乃尔合金电线,耐腐蚀性好,对热浓碱液的腐蚀能力强;建设食品生产设备时,采用石头、金刚砂、陶瓷、玻璃、塑料等有机合成材料,确保对食品无害、无污染,不被农药等消毒剂腐蚀。中心住所采用防辐射混凝土等防穿透辐射材料,铅、钢等重金属材料,以及有机板、涂料、无机化合物等表面防辐射材料,确保航天员在居住期间不受辐射危害。技术方面:采用过滤和电解技术净化水质;在蔬菜供应方面采用土壤改良和无土栽培技术;在制氧过程中采用熔融电解和电解水制氧法;在能量转换过程中采用变频器改变电压和切割磁感应线转换电能技术;在太阳能转换为电能的电缆上采用绝缘水冷却技术,有效防止电阻丝在温度过高时被烧坏。

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)

首先,我们为宇航员提供月球上居住使用的防辐射材料--有机板、涂层、金属材料、高分子材料、有机、无机复合材料和无机非金属材料,以保护宇航员免受辐射伤害。其次在我们所在的闸门上建有除尘电幕,采用电磁波处理宏观带电尘埃,它是利用一个交流电极,其行波电场平行于尘埃扬起的静电力或介电泳力而携带尘埃,带电的尘埃不同极性,向下移动或扭转电场方向,最终将尘埃清除,防止对航天员造成吸附损伤。最后,在住所附近布置了四台雷达,可以全方位实时探测陨石等危险不明物体的动向。一旦不明物体接近航天员住所,雷达就会发出警报,航天员就可以提前做好准备,转移到地下防空洞进行躲避。该防空洞由3D打印技术生产的金属编织品、金属材料和无机化合物混合而成,可防止陨石坠落,保证航天员在防空洞内的安全。

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

我们将从月球的两极采集冰来制造水。首先,由月球探险家收集的冰被送到一个大炉子里,在那里熔化,产生初步的水。然后通过蒸馏和过滤对初始水进行净化。纯净的水可以通过蒸馏获得,而含有矿物质的水则可以通过过滤获得。饮水机还可以为宇航员提供洗澡用的冷热水,满足宇航员对水的不同需求。多余的水还可以通过电解装置分解成氧气和氢气,由压缩机转化为液体的氢气和氧气则储存在附近的两个小水箱中,作为备用能源。

月球土壤是由月球岩石风化形成的,其成分与地球土壤不同,缺少有机物、水和空气,并有较多的氦气-3。目前,为了种植蔬菜,月球土壤需要通过添加宇航员或植物腐烂后的有机物等材料和适量的水来进行改良。水可以通过氢气和氧气的反应来提供,或者通过融化月球上的冰来提供。另一方面,无土栽培可用于种植蔬菜,为宇航员提供食物。

月球营地位于月球极点,那里永远是白天,所以它使用来自月球的太阳能作为能源来源。可折叠的太阳能电池板收集来自太阳的能量,由太阳能控制器储存在电池组中,通过逆变器提高电压,然后送至电气设备。同时,磁性卫星可以产生强大的磁场,切割磁感应线发电的技术也可以为雷达、探险家和其他服务设备提供电力。

月球土壤中存在大量的含氧物质,如二氧化硅、氧化亚铁、氧化铝和氧化钙等,因此我们可以通过熔融电解法提取氧气。也就是说,当这些含氧物质被加热到1600至2500摄氏度时,对其施加电流,电离出的氧离子会自发结合成氧气。也可以使用热还原法,用氢气从矿物中提取金属元素并产生水,通过电解直接产生氧气。

2.5 解释一下你的月亮营的主要目的是什么。

我们的月球营的主要目的是科学,探索月球的新资源,以及人类的替代栖息地。为了供应宇航员日常生活必需品--食物、氧气、水、电,并考虑到宇航员查询信息、提高身体素质的需求和在月球上生活的安全问题,我们在月球营地建设了为宇航员提供合适的生活空间、餐厅、诊所、实验室、体育馆、图书馆、住所等设施;全方面为宇航员提供衣食住行的保障。实验室中的仪器,如物质分析仪,将帮助宇航员研究月球资源。整个月球营地将为宇航员探索月球资源提供充足的时间和精力。

3.1 描述一下你的月球营宇航员团队在月球上的一天。

早上七点,宇航员们起床洗漱,七点半,他们去食堂做并一起吃早餐。八点半,我将驾驶飞行月球探测器去收集月球土壤。十点钟,我将进入供氧室,把收集到的月球土壤放入月球土壤的存储器中。当开关打开时,机器将自动开始通过融化电解制备氧气。在这个过程中,宇航员要打开氧气管道,使生活区、蔬菜室、餐厅等充满氧气,便于呼吸。同时,宇航员可以收集一些多余的月球土壤,存放在实验室里进行材料分析。在进入住宅内的实验室之前,宇航员在进入一楼的大门后将停留约5分钟,同时电幕工作,以清除灰尘。11点半,宇航员进入餐厅,拿出预订的蔬菜,开始准备并享用午餐。12点30分,宇航员们进入二楼休息室吃午饭。午饭后2点钟,宇航员们到一楼的医疗室进行日常体能测试。然后,他们于3点钟在图书馆的会议桌前开会,制定研究计划。五名宇航员去收集月球冰,并将其放入熔化炉进行初步熔化以获得水。水经过机器蒸馏和过滤后,宇航员可以喝水。同时,水可以被引到蔬菜室,帮助种植蔬菜。6:30进入蔬菜种植区,进行蔬菜和水果的收集和储存。7:20前准备好晚餐。7:30,可以到二楼的体育室进行适当的锻炼和放松。宇航员在8点钟到达实验室,探索月球资源。11点时,宇航员可以到休息室睡觉。在一天中,如果有危险临近,雷达报警,宇航员可以迅速滑入避难所避难。

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