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: offensive lunar

郑州轻工业大学附属中学  河南省郑州市    中国 19   4 / 2   获得高度赞扬的设计 - 非欧共体成员国


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项目描述

在地球人口迅速增加,各种资源逐渐短缺,海洋探索难度极大的情况下,对外太空的探索和移民是一个非常好的发展方向,而最近的月球就是一个非常好的选择。我们的项目将成为未来月球探索的一个支柱营地。它不仅可以为未来探索月球的宇航员提供生活、科研等环境,还可以成为未来月球移民的试点。

我们的营地主要由四部分组成:控制室、生活区、绿色植物区和研究室。而考虑到上个月的探索者是在地球上生活多年的人,需要在月球上停留很长时间,我们的营地尽可能提供一个类似于That's earth的环境,减少宇航员在封闭、陌生、单一工作环境中的心理和生理创伤。

我们营地的封闭系统采用了最新的 "月宫365 "实验成果,使水和氧气的再生量为100%,食物的再生量高达83%,同时实现了营地网络的全覆盖,使几乎所有的设备都可以通过网络控制,宇航员可以通过控制机器人在低重力环境下完成艰难而危险的工作,使宇航员在月球上生活得更加舒适。

2.1 你想在哪里建造你的月球营?

我们的月球营地建在沙克尔顿环形山附近,环形山边缘的山峰几乎一直暴露在阳光下,可以获得极其丰富的光照资源;而内部则一直处于阴影之中。极地地区的阴影区含有人类所需的水冰,也可用于制造燃料。而其内部的低温,作为一个冷阱,可以捕捉并冻结陨石撞击月球时释放的挥发物和水分。火山口底部的低温是红外观测的理想场所,将来可以作为大型红外观测望远镜的观测点。120公里外的马拉普特山,从地球上可以看到,可以作为无线电中继站使用。

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。

我们营地的大部分建筑材料都可以在当地采购。我们主要通过熔融月球土壤电解法和氢气还原钛铁矿的方法获得月球土壤中丰富的金属资源。在熔融月球土壤电解法中,我们可以直接将月球土壤放入电解仪器中,不经任何处理直接使用;而在两极,我们可以分别生成金属合金或金属和我们在月球上需要的氧气。在氢还原钛铁矿中,我们利用月球上含量较高的钛铁矿,通过还原反应获得建筑材料和氧气;同时,由于月球土壤受太阳风的影响而富含氢气,在进行反应时,会发生大量的氢气或水的副反应。

除了使用金属作为建筑材料外,我们还使用D-shape-3D打印技术直接建造建筑物。我们可以使用月球玄武岩或其他月球矿石作为3D打印的原材料,我们可以加入聚乙烯,使打印的材料更加防辐射。而且通过D-shape打印的材料比钢筋混凝土的硬度和使用寿命要高得多。从长远来看,随着人类对月球的探索越来越深入,技术越来越先进,材料简单、质量高的3D打印技术将是最佳选择。

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)

温度。隔离外界温度,用毛细泵控制营地内的温度,请依靠传统热管对重力的依赖。

辐射。首先,我们使营地的墙壁足够厚,其次,我们在一些建筑材料中混合了含氢物质,以加强对辐射的屏障,最后,我们为宇航员的日常饮食提供了富含维生素A和C的食物,减少辐射的影响,提高免疫力。

月球灰尘。我们使用美国宇航局和波音公司的卡维亚-曼亚普工程师开发的主动和被动除尘方法来清除进出营地的月尘;使用二氧化钛原子涂层来减少月尘对外部设施的损害。

陨石。该地的陨石攻击较少,营地的墙壁足够坚固,可以承受中小型陨石的冲击。

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

通过水冰和火箭提水直接获得水。但是,由于月球土壤中含有大量的氢气,利用月球土壤制备氧气和金属的反应也会产生大量的副反应来产生水,间接获得水。
除此之外,我们营地的水是100%可回收的,所以当水的来源广泛且可重复使用时,完全不需要担心我们营地的水不会用完。

早期,各种食物都是从地球上运来的。当营地封闭系统正式运行后,对于蔬菜等绿色食品,可以通过无土栽培在营地内食用,而且水培植物的生长周期短,可以保证航天员吃到新鲜的蔬菜;对于人体必须补充的蛋白质,可以继续从地球上运输,也可以通过微生物打印的食物来补充。
由于我们可以在营地中再生出高达83%的食物,所以即使我们不从地球上运送食物,我们的营地也几乎不缺各种食物。

目前,营地使用的主要能源是太阳能和氢能。
营地位于月球南极,有丰富的光照资源,而且月球没有大气层,光能发电的效率是地球的1.5倍,我们采用逐日轮换的太阳能板,使太阳能板获得最佳的光照。因此,太阳能是目前营地的首选能源。但由于氢气运输技术的成熟和反应月容易生产氢气,氢气能源也是我们营地的主要能源。
从长远来看,月球含有大量的三氧化二氦,是清洁、高效、安全的核聚变的主要原料,所以核能应该是未来营地的能源。

我们营地的生态系统可以维持营地空气成分几乎与地球一样,氧气含量约为21%,氮气约为78%,剩下不到1%是水蒸气、二氧化碳和其他惰性气体。其中,惰性气体我们可以从地球上压缩并携带到月球上;二氧化碳刚刚开始从地球上携带,以后随着营地生态系统的稳定,二氧化碳可以自给自足。氧气可以通过融化月球土壤电解、电解水和其他方法获得。最高水平的氮,我们需要通过从地球运输和从月球土壤中提取来获得。

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进一步探索和开发月球。虽然月球是离我们最近的星球,但人类对它的了解却很少,我们不知道月球上是否还有我们没有发现的其他资源。因此,我们建立月球营作为月球探索的基地,通过无人遥感月球车和载人月球车对月球进行探索,然后通过月球资源开发车对探索到的资源进行开采和收集。

而且,由于未来的人类一定会移民到月球,我们的营地还可以收集人类在月球生活的各方面数据,为将来移民月球打下基础,使月球移民的生活更加安全和舒适。

3.1 描述一下你的月球营宇航员团队在月球上的一天。

7点,值班的宇航员回来做休息调整,其他宇航员也从睡梦中醒来。7点15分,宇航员们起身进入卫生间洗漱。7点30分,航天员进入健身区或到生活区的主干道上转转,进行晨练,负责当天饮食的航天员则进入餐厅,按照食谱准备早餐。8点,宇航员们结束晨练后进入餐厅吃早餐。8:30,宇航员们进入会议室安排当天的任务。从8点40分到11点40分,宇航员们开始执行自己的任务。有的乘坐载人月球车探索月球,有的到控制室和研究室检测和分析数据,有的到绿色植被区观察植物的生长情况。11:50~12:30是午餐时间,根据航天员的食谱吃不同的午餐,及时补充所需营养,这样才能保证航天员的健康。外出探月的宇航员可以吃到从营地带来的丰盛食物。12:40至14:00为自由活动时间。宇航员可以去午休,也可以去绿化区欣赏月球风光。如果在月球上感到身体或心理上的不适,可以到医疗室的医疗舱进行检测,电脑会根据数据为航天员制定合适的治疗方案。从14:10到18:40,宇航员们仍在执行任务。 19:00离开的宇航员回到营地,开始了他们的晚餐。晚饭时出去的宇航员可以与其他人分享当天的收获。晚餐后,宇航员们开始自由活动,通过望远镜从月球上看地球,或与地球上的家人交谈。21:00,宇航员们首先在会议室总结了一天的工作,然后回到屋里开始洗澡和休息。负责当晚值班的航天员到绿色植物区的储藏室检查食品储备,拿出第二天需要的食材,然后进入控制室开始值班。

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