月亮营地
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Moon Camp Pioneers 2022 - 2023年项目画廊

 

在Moon Camp Pioneers中,每个团队的任务是使用他们选择的软件3D设计一个完整的月球营。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危险,并描述他们月球营地的生活和工作设施。

Terra Mimesis

  第二名 - 非欧共体成员国

Özel Bahçeşehir Koleji Fen ve Teknoloji Lisesi  萨姆松-土耳其    土耳其 14, 16, 17   6 / 3 英语
三维设计软件:Fusion 360



1.1 - 项目描述

完全由我们的团队设计,我们的月球营地位于沙克尔顿和肖梅克火山口之间,在科学研究期间接待4名宇航员。主基地在设计过程中受到了植物叶子的高度影响,有满足不同目的的层次,由6个不同部分组成。其中第一部分包含宇航员的工作区域,第二部分包含电解和水处理系统,第三部分有宇航员的个人区域,第四部分包括宇航员的公共区域,第五部分包含材料室和仓库,最后一部分是农业区。除了主基地之外,还有车库和观测站,它们的设计灵感来自犰狳的外壳、登月舱和3D打印机械臂。为了满足基地的需要,如水和氧气,或提供废物管理,在基地中放置了各种系统;创建了一个混合通信系统来提供通信,在基地中放置了太阳能电池板,以及不同的区域来提供能源,还设计了漫游器来帮助宇航员执行任务。

1.2 - 你为什么要建造一个月球营?解释你的月球营的主要目的(例如,科学、商业和/或旅游目的)。

我们正计划通过我们设计的月球营地在人类的月球旅行中迈出一大步。我们目前完成的月球基地是用于科学研究的,但在未来可能会有所改变。我们在这个阶段制作的基地的想法是只为4名宇航员开发的。这个设计包括实验室和资源,宇航员可以在这里进行天体物理学、化学、生物学和农业的研究。然而,由于我们基地的模块化结构,扩大设计和增加其用途的半径是可能的。随着基地在后期阶段的扩大,我们的基地可以为商业目的而开放,向世界展示太空中的生活方式。在更晚的阶段,我们的基地可以被扩大,从而使旅游探险成为可能。

2.1 - 你想在哪里建造你的月球营?解释一下你的选择。

我们计划在南极建立我们的月球营地,特别是在Shackleton和Shoemaker Craters之间。我们选择将基地设在这两个环形山之间的主要原因是为了利用它们的优势。研究表明,肖梅克火山口含有大量的冷冻水、氢气和矿物资源。因此,我们可以用冰冻的水来饮用,用氢气来提取水和能源,用矿物来进行科学研究。另一方面,沙克尔顿火山口的温度值波动较小。火山口几乎有2个月和一天中的90%的时间连续获得阳光,这意味着我们可以用太阳能电池板为月球营地节省更多的能源。由于这两个火山口之间的距离约为60-65公里,因此在它们之间旅行将是可能的。另据预测,所选地点的天气将部分好转,这将把不利条件减少到最低限度。

2.2 - 你打算如何建造你的月球营地?考虑你如何利用月球的自然资源,以及你需要从地球带来哪些材料。描述一下技术、材料和你的设计选择。

我们的月球营的建设将包括两个不同的任务,命名为A和B。任务A将在没有宇航员踏上月球的情况下自主完成。这一阶段将由专门设计的漫游车和3D打印机械臂运行,使用来自地球的建筑材料,如混凝土和ETFE。首先,平地机漫游车将使地面适合建造基地并收集月球土壤。接下来,自主漫游车和机械臂将开始建造基地。我们基地的内层将由月球土壤构成的混凝土制成。之后,中心层将用ETFE制成,最后,外层将用月球土壤制成,并将其转化为可用于3D打印的形式。我们基地的轮廓将通过在屋顶放置太阳能电池板来完成。我们基地的总体设计灵感来自于树叶。我们总部的三层结构是从它们的分层纹理中获得的,而基地的走廊则是从神经质中复制的。此外,我们的车库和观察站的设计灵感来自犰狳用盾牌保护自己的能力。这个设计还提供了一个可折叠的结构,这有助于我们节省空间。此外,我们的基地设计考虑到了模块化和寿命,使我们能够在需要的时候扩展我们的基地。在任务B中,宇航员将登陆并放置所有的财产,这将是月球上生命的开始。

2.3 - 你的月球营地如何保护并为你的宇航员提供庇护以抵御月球的恶劣环境?

驻扎在月球营地的宇航员将暴露在恶劣的环境中,可能威胁到他们的健康和安全。他们将面临的最重大的挑战之一是为他们提供保护和庇护,使他们免受极端月球环境的影响。为了实现这一目标,我们的团队对月球营地可能面临的环境问题进行了深入的分析和搜索。我们列出了应考虑的主要因素,如隔热和防止陨石和辐射的保护。在这个方向上,我们为每个确定的问题寻求解决方案,并将这些解决方案嵌入我们的设计中,准确地说是嵌入我们基地的结构中。从总体上看材料的选择,我们寻求四个主要特征。这些被确定为反射材料,在月球表面反射阳光并保护温度;隔热材料,防止内部热量流失;耐用材料,将形成营地的外层;轻质材料,将放在地基上以方便基地的安装。我们通过对这些材料的进一步阐述和调查,决定哪种材料适合每个特征。我们决定使用月球土壤作为反射材料。由于这一层位于基地的最外层,我们还提供了热绝缘和防止陨石的保护。乙烯-四氟乙烯(ETFE)材料将构成基地的中间层,即使是薄而轻的一层,其高熔化温度也会增加强度,而且这种材料的高能抗辐射、可回收和持久的特性也会对我们有利。最里面的混凝土层将为基地提供主要的放射性绝缘。高达1米的层将保护基地免受伽马射线和X射线的影响。我们的空气和水净化系统也将确保基地内宇航员的安全。

3.1 - 你的月球营将如何为宇航员提供可持续的水、食物、空气和电源等基本需求?

水:水对于营地的生活至关重要。起初,必要的水量将从地球上带来。还将建立一个在基地内不断循环的水管理系统。这个系统将净化尿液、汗水、湿度等。通过做净化处理,我们将回收90%的水。月球水冰是另一种作为水资源的选择。水冰将随着漫游车被取出并储存起来,以便在需要的时候使用。

食物:起初,宇航员将食用他们从地球带来的食物。此外,将使用气培农业方法提供新鲜食物。使用气培农业,95%的水将被节省,生长速度将比传统农业快3倍。我们的目标是为宇航员创造一个健康的饮食。我们计划种植土豆、菠菜、豆类等,这些食物的营养价值高,而且容易种植。

空气:我们的回收系统包括一个空气管理系统。来自水管理系统的必要数量的水将被送去进行电解。通过电解,氢气和氧气分子将被分离。已经适合呼吸的氧气将被分配到我们基地周围。剩余的氢气将被用来用我们的萨巴蒂尔系统生产水。植物的光合作用循环也将为空气管理系统作出贡献。

电力:电力对于确保基地的连续性至关重要。我们计划在基地的顶部放置效率为23%的N型IBC太阳能板。此外,集中式太阳能电池板(CSP),将太阳光转化为热量并储存起来,将被放置在沙克尔顿火山口,因为这个地方几乎总是暴露在阳光下。这个系统对基地的贡献很大,因为它是可再生的,而且效率很高。

3.2 - 你的月球营将如何处理宇航员在月球上产生的废物?

废物管理是我们月球基地的一个重要事项。从一开始,我们的管理计划就是为了通过遵循零废物政策来尽量减少废物支出。另一方面,只要有不同类型的废物,就有必要使用各种方法来减少和处理每个垃圾。产生的有机废物可以转化为肥料。这将为基地的供暖系统提供热量和能量出来。产生的肥料也可以用于种植研究。此外,可利用的废物,如塑料,将被用于创造我们营地的需求,用它们来提供3D打印机的丝。另一方面,不可转换的固体废物也可以有各种用途。这些废物将被送入地球的大气层,并确保它们通过燃烧被销毁。

3.3 - 你的月球营将如何与地球和其他月球基地保持通信?

为了满足空间通信的不同要求,如可靠性和延迟,我们决定在我们的月球营地创建一个混合通信结构,不同的系统满足这些要求。主要方法将是无线电通信,就像以前的月球任务一样。由于它的速度较快,在需要即时通信时,可以使用激光通信系统。对于这些系统,在地球上必须有一个地面站,在月球上有一个收发器和天线。地面站的定位应靠近赤道,能清楚地看到南方的天空,以便能连续看到营地的情况。最后,营地还可以有一个支持卫星通信的备份系统,这是最安全和研究的方法。所需的卫星可以定位在月球的轨道上,这也可以保持其他月球营地之间的通信。

4.1 - 什么科学课题将是你月球营的研究重点?解释一下你计划在月球上做哪些实验(例如地质学、低重力环境、生物学、技术、机器人学、天文学等主题)。

我们的月球营将为科学探索提供一个无与伦比的机会,提供一个独特的环境来进行广泛的科学学科的研究。在我们的月球营进行的研究中,将包括的内容肯定会包括月球的结构和环境。这种研究的主要因素可能是月球土壤。据说,月球土壤有可能被用于生产氧气和燃料。这可能是我们营员研究的一个领域。通过检查从月球表面采集的土壤和岩石,可以调查矿物和类似物质,并研究这些材料的用途。除了物质之外,还可以探索生命的痕迹。同时,宇航员可以分析和发现更多关于月球形成的细节。此外,可以在月球土壤上进行种植研究。再进一步,可以研究各种微生物在月球农业中的应用,或者研究不同的方法,使月球土壤和月球环境中的农业成为可能。在所有这些领域工作的同时,可以对月球及其地质特征进行最新和发达的测绘。最后,还可以对基地里的宇航员的心理进行研究。这些人将长期在不同的环境中过着与世隔绝的生活,他们的心理变化和发展可以通过与世界的交流来跟踪。同时,可以提供给宇航员在太空中的时间里写日记或视频日志来支持这项工作,从而创造一个关于太空生活的资源。

5.1 - 在你的宇航员培训计划中,你会包括哪些内容,以帮助宇航员为登月任务做好准备?

在月球营中,宇航员将进入一个与世隔绝的陌生环境,同时看着他们度过一生的星球缩成一个蓝色和绿色的小球。这是一个事实,宇航员生活中的这些巨大变化可能会在一段时间内对他们的身体和精神产生影响。因此,宇航员必须参加一个培训项目,以确保他们做好充分准备,应对在月球上生活和工作的身体和精神挑战。我们的团队为宇航员准备了一个方案试验,大约需要3年的时间来完成。在第一阶段,宇航员将有一年的关于太空生活的一般培训。每位宇航员将在以后的阶段接受有关其专业的详细培训。第一阶段的培训将包含两个重要领域;心理健康和身体熟练程度。通过身体训练,宇航员将熟悉恶劣的月球条件,如如何适应移动或减少低重力条件下的肌肉损失。另一方面,所有宇航员应参加处理基地和其他航天器中使用的系统的基本训练,同时训练在任何可能的故障中采取行动。所有宇航员还应该知道急救和基本医疗信息。通过心理训练,宇航员将学会处理孤立的问题,同时学习团队合作,提高他们的沟通技巧和解决问题的能力,因为他们在营地的生活中会有几个人。在学习了必要的技能后,宇航员将参加自己的专业培训,如生物工程、化学工程或飞行工程,以及他们如何在月球上使用这些专业。宇航员的培训不会在他们登陆月球时结束,但会继续与地球上的专家如精神病医生进行交流。

5.2 - 你未来的月球任务将需要哪些航天器?描述在你的Moon camp中发现的飞行器,并考虑你将如何往返于地球,并探索月球表面的新目的地。

我们的太空之旅从一个由指挥、服务和月球舱部分组成的航天器开始。指挥舱将是中心部分,宇航员将在这里控制航天器。服务舱将储存发动机、燃料和在月球上使用的所有设备。月球舱将用于在月球上着陆和起飞。看看我们营地里的车辆,有一个研究车,一个建设者车,和一个收集者车。研究车,有一个仓库,是供宇航员在月球上旅行和研究时使用的。建设者漫游者有一个平地机和挖掘机部件,可以自主地收集月球土壤,同时为基地平整土地,建设基地。收集器漫游者主要收集月球周围的月球水、冰和其他样品。还有一架无人机,旨在以另一种视角探索月球。

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