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: The Domain of God

郑州轻工业大学附属中学  郑州市    中国 19   6 /


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项目描述

由于地球能源的枯竭,《神域》基地的生产迫在眉睫,我们基地的整体造型采用了雪花的主题,象征着全人类团结一致,解决人类生存面临的能源问题。我们的基地主要是利用月球上丰富的能源物质,如利用微波辐照的方法提炼月球上极为丰富的能源物质,如氦-3,帮助地球解决能源危机问题。我们的基地拥有宇航员正常生活、科学研究和向地球运输能源物质的所有设备。基地内设有生活娱乐场所、总控室、实验室、制水室、制氧室、储能室等。基地配备了完善的热控系统,使航天员的生活环境达到最舒适的温度和湿度,该系统还可以防止一些精密仪器因温差而损坏。此外,我们还为航天员提供了多功能的智能床,航天员可以在床上控制整个基地的运行,为航天员提供最舒适的身体放松功能。我们配备了太阳能热钻集成采水车,为基地提供源源不断的水资源。此外,我们的矿物能源采集车采用全自动勘探和提取技术,实现了我们基地建设的初衷。

2.1 你想在哪里建造你的月球营?

我们的基地位于月球南极-阿托肯盆地,因为它是月球上最大的撞击坑,可以有非常丰富的光照,有丰富的太阳能来维持我们基地的运行,而且由于月球南极有一个永久的阴影区,阴影区有丰富的水冰,可以为基地的运行和航天员的日常生活提供坚实的基础。虽然月球南极的温差很大,但由于我们基地独特的热控系统,这是我们不需要考虑的问题,我们可以为航天员提供最舒适的生活环境。

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。

我们最初的计划是在地球上用钛合金做一些墙体,用AM-III材料做一些玻璃(强度极高),然后运到月球上建造早期基础框架。宇航员到达月球后,将充分利用原地资源,利用3D打印技术制作基地的其他部分,完善基地。我们的基地是以模块化的方式建造的,把整个基地分成几个小的部分,这样做的好处是,即使在使用过程中有些基地出现故障,也能很好地修复。

由于我们基地热控系统的需要,我们将在房屋顶部的玻璃夹层中加入热红外发射率可变材料,因为热红外发射率可变材料可以改变太阳光的透过率,从而自动控制舱内温度,由于月球没有大气层,太阳的紫外线会对植物和航天员造成伤害,而热红外发射率可变材料也可以保护植物和航天员的健康。

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)

我们考虑到月尘、辐射、陨石、温差等因素对月球营地的影响,我们的基地配备了过滤器和消毒装置,当航天员进入基地后会对全身的灰尘进行消毒,可以有效解决月尘带来的危害。我们还有完善的热控系统,解决月球上的温差对航天员造成的危害。我们基地的墙壁将采用钛合金作为建筑材料,顶层的玻璃将采用AM-III材料,因为它们具有高强度的特性,可以抵御小陨石带来的危害。而且我们的材料是加厚的,可以阻挡月球上的辐射。

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

水是在月球上生活的必要条件,是正常运行必须的物质基础,所以我们在这方面的设施建设非常重视,我们利用钻井一体化的野外运水车收集月球上的水冰,通过完善的净水装置,将水冰融化得到的水通过银离子消毒器等多种过滤消毒装置,使之适合航天员饮用。 基地还有一个氢气燃料电池,利用月球熔化的水冰电解产生的氢气,生成纯净水供宇航员使用,同时也为基地提供动力。 基地内的废物回收装置也可以回收废水。 基地配备了大容量的储水装置来储存多余的水,让宇航员享受到水的 "奢侈"。

基地建设之初,航天员为了保证自身能量的供应,不得不从地球上带来一些真空食品,为了方便,这些食品不需要加热,可以袋装食用,不仅方便了航天员的生活,也为他们的生命活动补充了必要的能量。随着基地的建成,我们还采用水培和土培两种方式种植植物,补充人体所需的维生素和其他营养物质。我们会选择西红柿来补充维生素A,黄瓜来补充维生素C、蛋白质和钙、铁等一些维生素,土豆来补充糖分。也会定期从地球上补充肉类,以提供蛋白质。

因为基地所在地光照充足,所以我们更倾向于太阳能发电,利用月球上充足的太阳能为基地的运行提供能源,但仅靠这种能源供应方式是远远不够的,我们还要利用电解水积累氢气和氧气,为氢燃料电池的运行提供反应物,使氢燃料电池能够及时供电。之所以采用这两种供电方式,是为了避免月球夜长,导致太阳能供电不足,防止基地陷入瘫痪。此外,我们的基地还包含一个热控系统,可以回收基地丢弃的热能,在特殊情况下用于发电。

首先,在离开地球的时候,我们会带一些氧气来供应基地前期的过度建设,在基地基本建成后,我们会用电解水的方法来生产氧气,因为月球极地地区有丰富的水冰,所以这种方法极为实用。另外,我们的基地周围会种植一些植物,这样可以和基地内部实现空气流通。此外,我们将以烧结的月球表土为阴极,以掺锡的In2O3为阳极,以CaCl熔盐为电解质,以太阳能为能量来源进行电解制氧。 

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通过科学研究推动业务。通过科学研究,利用月球上的能源材料(氦-3)来解决地球上的能源危机,并为后续基地的扩建筹集一定的资金,为将来人类殖民月球做准备。该基地还可以作为人类研究太阳系其他星球的跳板,因为月球比地球有更广阔的视野和位置优势。

3.1 描述一下你的月球营宇航员团队在月球上的一天。

宇航员在月球上的日子是非常幸运的,所以我们用全自动的智能床来保证宇航员能够得到充足的睡眠,因为智能床的特殊功能使宇航员不需要轮流值班,这样可以监控整个基地的情况。因此,宇航员在充分休息后将进行一天的艰苦工作,早上起床后他们将进行个人卫生,然后到达就餐区补充能量,保证上午的能量供应,就餐后他们将分成3组,一组进行整个基地设备的维护和保养,另一组进行植物的培育和采集,最后一组进行能源物资的盘点和统计。所有的前期准备工作完成后,他们将正式开始一天的工作,他们将分成两组,一组进行矿物和能源物质的研究,另一组进行矿物和能源物质的全自动提取和储存。就这样,他们结束了上午的忙碌,来到了午餐时间,他们会聚在一起吃一顿由优质蛋白质和维生素制成的午餐,饭后他们会有1个小时的午休时间,为下午的工作做准备,下午他们会对上午的研究进行总结,以及矿物能源开采量的统计,然后集中到控制室与地球连接,进行任务汇报,以及向地球运输能源的计划。完成一天的任务后,他们会进行自己喜欢的娱乐项目,如健身、听音乐、看书、看电影等,来放松自己,最后补充晚餐,以及洗澡,洗去一天的疲劳,然后休息。

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