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: Aquasis

"佩塔尔-贝隆博士 "高等数学学校  瓦尔纳    保加利亚 18   2 / 1


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项目描述

水是生命的根本,它是使我们星球如此独特的东西。每个生物物种身体的全部功能都在于水。简单地说,它对发展太空殖民地至关重要。从这个角度来看,征服月球的第一步是学会正确利用其水的沉积。

Aquasis将既是一个探索月球两极水冰的研究中心,又在某种程度上是将利用月球作为深空探索起点的火箭的动力站。

2.1 你想在哪里建造你的月球营?

我们计划将月球基地建在月球的南极。南极似乎是可以为我们提供最佳生活条件的地方。最近证实,这里可能有大量的水冰,其最高浓度出现在南极的火山口中心。除了利用这些冰层为宇航员提供饮用水外,我们还可以用它来生产氢气和氧气,这样我们就可以创造一个可呼吸的大气层。我们还可以用它来种植植物,生产火箭燃料,并作为太空辐射的防护罩。谈到能源供应,尽管南极大部分时间被阴影所覆盖,但某些地区,如火山口的边缘,长时间暴露在持续的阳光下。

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。

将材料运送到外太空,或者在我们的场合--月球,相对来说是一个昂贵和具有挑战性的经历,这已经不是什么秘密。考虑到目前的太空飞行成本,如果我们不过度依赖地球上的资源,那就更好了。在讨论不同的选择时,我们首先想到的是使用月球土壤进行3D打印。除此以外,月球上有大量的金属和大量的后土元素沉积,我们可能会利用这些资源。例如,月球土壤,也被称为 "regolith",将成为一种优秀的建筑材料。将其与聚合物相结合,我们将能够创造出3D打印所需的原材料。雷石并不像地球土壤那样含有丰富的有机材料,我们也不会用它来种植植物。然而,就其在建筑方面的应用而言,其最显著的优势是它可以为我们提供辐射和极端温度的保护。更重要的是,由于美国宇航局和欧空局同样参与研究月球土壤的特性,我们已经有了可以踏足的地方,所以我们首先会有一个坚实的基础进行进一步的研究。其他有前途的本地材料,非常确定的是月球玻璃和一些我们可以直接从月球开采的金属,如铝、铁、用于生产太阳能电池板的硅等。

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)

对于暴露于空间辐射的地区,我们将使用我们收获的一些水进行屏蔽。使水成为如此有效的辐射屏蔽源的两点是它的密度和廉价。我们已经用它来保护核电站的辐射,这与宇宙辐射相似,所以我们在这个领域有相当多的经验。居住区的墙壁将被填满水。在水层内将放置传感器,它们将检查辐射水平,并向我们提供关于屏蔽效果的反馈。然而,为了安全起见,主要生活区将建在地下,辐射很少进入。

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

水将使用自主机器从隐藏在南极地区的冰中提取出来,并通过气路电车从荒凉的黑暗和寒冷的火山口中央部分(由于持续的极低温度,水粒子以冰的形式积聚在那里)运送到我们主要基地所在的几乎全年都有阳光照射的边缘。根据我们使用水的目的,将需要一定的处理过程。在获得饮用水的情况下,冰将不得不被融化,然后我们从中得到的水将被过滤、净化和矿化。我们挖掘出来的水还将用于航空栽培、屏蔽和利用太阳能将其分裂成氢气和氧气来生产火箭燃料。

以植物为基础的食物将在我们的气生植物舱中生产。除此之外,我们将在实验室中制造其他产品,例如肉类,以实现均衡的饮食,这对宇航员的健康至关重要。所谓的培养肉是由实验室中的动物细胞培养的。培养发生在一个生物反应器内,它模拟了动物身体的环境。当细胞达到预期的密度时,它们就会从它们所处的肉汤中分离出来。几乎没有任何动物参与其中,因为它们的参与仅限于通过活检去除组织,这几乎可以肯定将在地球上进行。

我们的主要电力来源将是太阳能电池板,因为我们选择的地点有足够的阳光照射,可以为基地供电。我们在使用太阳能电池板时面临的问题是,其效率相当低。它的效率估计为20%多一点。这一挑战将通过使用具有吸收宽带废热并将其转化为电能的碳纳米管纤维来克服。这种方法将帮助我们把太阳能板的效率提高四倍,达到80%以上。我们产生的太阳能也将通过分离水分子中的氧和氢来制造氢燃料。

在最开始的时候,我们要从地球上带来氮气和氧气,在基地上制造空气。一旦我们开始从月球环形山表面的深处提取水,我们将面临另外两个选择。我们要么从水中获取氧气并与我们从地球上进口的氮气混合,要么使用氦气。Heliox是一种由氦气和氧气组成的可呼吸气体,其密度低于空气本身。它被用于医学领域,因为它减少了气道阻力,并且通常被地球上在深海中游泳的潜水员所使用。通过从水中获取我们需要的氧气并从月球上提取氦气,我们将能够利用当地资源在基地上进行全面生产。

2.5 解释一下你的月亮营的主要目的是什么。

月球两极估计有超过6000亿公斤的水冰。水是未来人类殖民地所需要的,所以我们集中精力探索月球的冰矿是非常有意义的。水将有可能成为征服月球的里程碑,因为它有许多应用。我们的目标是建立一个自给自足的基地,不依赖来自地球的供应。在通过建立企业和建立工业使月球商业化之前,我们必须观察和研究当地的环境,而水最初是最优先的。水是我们认为理所当然的财富,但它对生命是如此的重要,我们可以把它定义为我们最宝贵的资源。

3.1 描述一下你的月球营宇航员团队在月球上的一天。

我们的宇航员早上要做的第一件事将是满足他们的卫生需求,如淋浴、刷牙等,一般来说,为一天的工作做好准备。在早餐时间之前,他们将花半小时左右的时间在生活舱的健身房内进行锻炼。运动对健康至关重要,尤其是在与地球环境如此不同的条件下生活和工作。训练结束后,他们将去吃早餐,讨论当天各自的任务,并进行快速的晨谈,以唤醒他们。之后,他们将分成小组,开始工作。这些小组将组成如下--在气培模块中照顾植物和检查生长过程的工人;关注物流、安排和组织仓库的人;实验室内从事水处理和维修生物反应器的科学家;通过检查和维护采矿机器人和运输系统的状况参与从火山口开采水冰的人。每个宇航员还将有义务检查支持系统,监测技术设备,并回答来自地球控制中心的呼叫。在整个工作过程中,每一个船员只要发现工作量太大,就有可能休息,每个人都会确定自己的时间表,当他完成了自己的任务后,工作日就会结束。在晚餐时间,他们将再次聚集在餐桌旁,在彼此的陪伴下分享一些时间。在睡觉之前,宇航员们将有几个小时的时间,他们可以选择去健身房,参加娱乐中心的活动,以及通过电子邮件、电话和视频聊天与地球上的家人、亲戚和朋友交流。

其他项目。

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