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: Queen Cells

郑州轻工业大学附属中学  河南省郑州市    中国 19, 18   6 / 3   第一名 - 非欧共体成员国


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项目描述
  • 女王细胞基地是人类向月球迈进的第一步。就像它的名字一样,女王所在的地方。它的意义在于,无论将来基地扩大到多大,皇后细胞基地无疑是中心,这样才能保证我们的基地将来能形成一个适应月球环境的有机整体。皇后细胞基地的主要目的是科学研究。它是研究和利用月球原位资源的地方,如氦-3的提取、钛和铁的提取和利用。
  • 我们将基地模块化,分为生活区和工作区,工作区又细分为小舱室,以维持基地的运行和航天员的正常生活活动。
  • 在内部布局上,我们将从色彩和布局入手,以达到缓解航天员压力的目的,同时引入智能家居的概念,使基地更加智能化、自动化。
  • 在能源方面,我们设计了一种基于变质折纸机构的折纸膜太阳翼,并采用PID算法,通过电机结合激光测距精确控制折纸太阳翼的折叠。防止了月球灰尘和温差的破坏,延长了使用寿命。
2.1 你想在哪里建造你的月球营?

我们决定在南极洲月球上的沙克尔顿火山口建立我们的月球营地。我们通过其80 % - 90 %的光周期来维持基地的正常运行。同时,它对我们开展研究有着无可比拟的地理优势。首先,基地访问永久阴影区,有大量的水冰等待我们去开采、研究和使用;其次,丰富的矿产资源给我们提供了更多的研究和建设基地的机会;第三,温差比赤道更友好;第四,距离这里约120公里,矗立着约5公里高的马拉伯特山,是地月接力的最佳选择。

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。

在基地建设中,我们采用蜂巢式仿生基地,使建筑结构密度最高,所需材料最简单,使用空间最大,结构稳定牢固;有利于基地的建设和后期的扩展。在第一阶段,我们将把巨型3D打印机、机器人、抗辐射穹顶结构等运到月球。在找到合适的位置后,我们将进行合理的改造,从而为后续的打印提供有利条件。例如,我们将修复不平整的月球等等。之后,机器人将充气膜从地球上展开,然后在膜的外表面覆盖具有极强环境抗力的土工合成物混凝土(我们的土工合成物主要由骨料、水泥和水组成),起到保护作用。此外,我们还在穹顶结构中使用了具有优良抗辐射能力的硅酸钡玻璃,以使宇航员能够观察到宇宙现象。在第二阶段,我们将把各种设备运到月球上,维持基地的运行,以形成一个完善的可控生态安全体系。在第三阶段,两名宇航员将踏上月球,开始在月球上生活。这种情况不会持续太久。基地稳定后,生活区将进一步扩大,以容纳更多的宇航员和科研人员。

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)
  • 根据月球上的环境,大致有以下几种情况:陨石、辐射、温差、月球灰尘。
  • 大量的陨石降落:在极地地区建立基地可以减少陨石坠落的概率,同时基地的雷达会不断探测基地上空的情况,以便宇航员采取紧急措施。
  • 恐怖辐射:除了使用地质聚合物和防辐射硅酸钡玻璃外,我们还在50厘米以上的地方增加一层月球风化层。
  • 极端的温差:宇航员在基地里呆的时间很长。在基地里,我们将使用恒温技术来确保宇航员的温度恒定。
  • 月尘入侵:内部充气膜结构和气锁进出口确保了基地内恒定的气压和空气成分的纯净。
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

由于地球上的水供应非常昂贵,水冰和带有水冰的土壤被用作月球基地的主要水源,而水循环系统被用作整个基地的主要框架。在采用水冰时,我们选择带有加热钻和加热炉的专用月球车来融化水冰。在基地的日常生活中,我们会在水箱中储存水,可以维持基地半个月的正常运行。同时,水循环设备将连接各个舱室,并收集尿液、汗液等,实现水循环。

在早期阶段,宇航员将从地球上吃自己的太空食物(主要是肉)。在水培养实验室和种植区建成后,宇航员将种植胡萝卜(维生素C)、红薯(蛋白质、脂肪、维生素)、番茄(维生素A)、扁豆(钾)、大豆(钙、蛋白质)等等。

在我们的能源系统中,为了适应月球环境,长期稳定地为月球营地提供能源,我们采用两种方式:光伏发电系统和燃料电池系统。光伏发电设备在月球白天充分利用太阳能,直接为基地提供电力;燃料电池在月球夜晚工作,为基地提供热能和电能。同时,我们将建立能源综合管理设备,对基地的整体工作状况进行监控和管理调度。

空气是受控生态和环境保护系统的一个重要组成部分。单细胞藻类和氧气室负责这项任务。它们具有很强的释放氧气和吸收二氧化碳的能力。我们使用熔融电解法和水电解法。月球土壤或岩石通过熔融电解被加热和融化,然后进行电解。氧气以气泡的形式从熔体中释放出来。通常情况下,当加热到1600 - 2500度时,含氧岩块可以被分解产生氧气。水电解法使用更多的水资源来生产氧气。

2.5 解释一下你的月亮营的主要目的是什么。

我们基地的主要目的是科学研究,主要是对月球上的矿产资源、氦-3、水冰等进行勘探、开采、研究和储存。在资源勘探方面,我们主要是观察资源的种类、分布和储量,评估采矿是否有经济效益。勘探完成后,将进行月球资源的探测和开发;月球资源的运输;月球资源的分离和提取;月球资源的储存等一系列工作。

3.1 描述一下你的月球营宇航员团队在月球上的一天。
  • 为了防止月球上的突发事件,我们将为两个人安排不同的时间表,为了使宇航员适应外太空生活,我们将继续保持24小时一天的制度。我们把每一天分为三个八小时。在第一个八小时内,其中一名宇航员休息。第二个八小时是两人共同的苏醒时间,可以交流当天的研究成果。第三个八小时是另一位宇航员的休息时间。
  • 同时,我们推出了智能家居。厨房机械手可以通过宇航员的脑电图控制独立做饭。智能家居机器人可以实时监测基地内温度、湿度、氧气浓度等的变化。睡眠舱内航天员的睡眠监测和紧急强制唤醒措施。
  • 对于宇航员的清醒时间,我们将其分为固定工作时间和自由时间。
  • 在固定的工作时间内,宇航员将在固定的时间向地球传输信息,如实验数据、基础材料消耗等,随后对每个舱室的设备进行安全检查和维护,以及外出采集试验样品,或通过判断一个月的白天和黑夜来适应折纸太阳翼等。
  • 在空闲时间,除了固定时间的三餐外,航天员每天还经常到健身娱乐室进行锻炼,如跑步(下肢力量训练)、健身圈+VR运动(娱乐与健身相结合)等,防止月球环境对人体的伤害,同时还可以观看已缓存的电影。然后他们还可以在宿舍阅读,听音乐,和家人视频聊天等等。
  • 其实,这只是一个初步的情况。基地稳定后,我们将在现有基地的基础上再次扩建,并计划搭载科学家、机械工程师等到月球进行科学研究。到那时,皇后细胞基地的作用会更大。

其他项目。

  空间旅行者

 

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  BRNO Dragons

 

  Biskupské gymnázium Brno a mateřská škola
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