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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。

Zenith

Özel Bahçeşehir Koleji Fen ve Teknoloji Lisesi  萨姆松-土耳其    土耳其 15, 16   6 / 3 英语
三维设计软件:Fusion 360



1.1 - 项目描述

In our project, we aimed to design a Moon camp where our targeted trained astronauts will stay comfortable, maintain their scientific research and explore the Moon. We tried to build our camp, easily constructed in line with the available possibilities. In our base’s structure we used biomimicry and we carried our world’s features to the Moon. As an example, in our base’s main structure we used sunflower’s sun tracking and lotus flowers anatomical features to maintain a stable solar energy generation when possible and as our lunar module’s design we used grasshopper biomimicry because of them being able to land on their legs every time they jump. While we built the Moon camp in our main base with our unmanned rovers, we planned to provide their energy from our Energy Generating and Emergency Camp (EGEC) that we will use for its having sunlight %98 of the day. After the construction of the bases, the astronauts will get to work they are assigned to. In order to make sure that all astronauts provide for all their needs and do not delay their work, we planned a schedule. With this system we believe that works can be done on time.

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)。

我们的主要目的是把我们的月球营地作为进行科学研究的基地。作为做研究的延续,我们探索月球。通过我们的载人和无人月球车,我们计划执行一些任务,收集月球的土壤、岩石等样品并将其送回我们的基地,使这些样品由我们训练有素的宇航员进行广泛的研究。因为正如科学家所说,我们相信月球可能是一个有价值的资源来源。为了支持上述目的,我们为我们的宇航员提供实验室,他们将在那里积极工作。如前所述,这些实验室还为我们的宇航员提供了一个在天文学领域进行研究的场所。由于这些是我们的主要目的,我们也认为,在建设这个月球营地的下一阶段,作为第一步,它将导致在月球上建立一个永久性的存在。

2.1 - 你想在哪里建造你的月球营?解释一下你的选择。

我们计划在阿基米德火山口(北纬39.7度,西经4.2度)建立我们的主要基地(Alpha),它位于月球的西南部地区。火山口平坦的地面为建造月球基地和太空火箭的着陆区提供了一个相对稳定的表面,稳定的温度使它成为宇航员生活和研究的合适场所。此外,火山口有地下水源,对维持生命和产生能源至关重要。

由于太阳光在每个月的14天内大部分时间都能照射到De Gerlache Crater(南纬88.71度,西经68.7度)的山脊,我们决定在离阿基米德火山口只有220公里(136英里)的山脊上建立EGEC。该山脊是用太阳能氢气板生产能源的理想场所,因为它每天有多达98%的时间接受阳光照射。

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。

为了生产我们基地的主要结构,我们将使用我们的大型3D打印机。在建造完我们的主要结构后,我们计划创建一个保护层,它将由月球上的雷石组成,以提供我们将建造的最有保护的月球基地。

我们将使用月球的岩浆来建造基地,因为;

  • 由于月球的大气层很薄,而且它是一个很难生存的地方,月球的雷石可以提供一个保护层,可以成为辐射和陨石的防护罩。
  • 通过月球岩石及其研究,科学家将能够学习和了解有关月球的具体信息,如它的形成。此外,科学家们还可以通过对月岩的研究来学习和研究月球的地质学和历史。
  • 月亮石可以帮助温室里的农业。它可以与其他矿物和水混合,以获得高效率。
  • 月球原生石是一个很好的矿物来源,如:氧化物、硫化物、磷酸盐和本地金属,这些矿物计划通过我们的采矿车进行开采。

总之,通过在月球上发现的月岩,在宇航员着陆后,很容易就能快速建立基地。

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?

含有铁、铝和硅的月岩,是辐射的保护者和吸收者,反射率高,这就是为什么我们选择用它作为保护层。

同时,它也是一种很好的保护材料,可以作为一种屏障,抵御陨石,防止任何损害基地和设备的行为。此外,它还能吸收陨石的冲击,这对月球栖息地来说是很危险的。

此外,它还为月球表面的基地和设备提供热绝缘。通过它提供的层的帮助,它可以吸收和释放热量,事实上,它有助于调节温度。

在防止可能的危险方面,我们有两种方法和一个应急计划,我们要遵守。

首先,我们将使用一个早期预警系统,该系统将探测正在向月球和基地移动的陨石。根据陨石的速度、大小和它被发现的位置,宇航员将根据情况进行移动,因为这样,他们有两种可能的方式:

计划1:如果陨石足够小,不会损坏我们的基地,宇航员将被驱逐出基地,到我们基地下面的庇护所,这样它就会被厚厚的月岩所包围,提供安全。在危险过后,宇航员将检测到基地受到的损害,然后他们将通过漫游车开始修复基地。

计划2:如果陨石很大,而且离我们的基地很近,我们将启动我们的应急计划,即在我们撤离后,以最快的速度通过漫游车前往我们的布拉沃基地。

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?

为了提供水,我们计划在阴影覆盖的地方收集冰水。为了避免任何感染,这些收集的冰水将被融化和过滤。最后的产品,即过滤后的水,将被储存在水箱中,以备将来之需。此外,微生态生命支持系统替代方案(MELISSA)将用于从日常使用(尿液、卫生用途等)中获得清洁的水。

 

为了提供食物来源,我们将使用无土栽培农业(水培农业)。在这个系统中,即使在不利的农业条件下也能保证产品,植物的水和营养需求以一种可控的方式得到满足。在无土农业中,直接消除了由土壤产生的疾病风险,减少了对额外劳动的需求,并通过该过程获得更多产品。它的主要优点之一是,水培系统只使用正常农业中的10%的水。此外,计划在我们的生物园中使用某种被称为 "小球藻 "的绿藻,生产一些高蛋白、维生素和矿物质的食品补充剂。

 

当需要时,氧气将通过太阳能氢气板和生物球提供。除了通过MELISSA净化水之外,我们还计划通过微型藻类将CO2转化为O2。根据一些估计,1公斤的藻类可以产生1至2.5公斤的氧气。考虑到人类平均每天消耗0.75公斤的氧气,虽然这种方法不是目前第二种被使用的方式,但它是一种明显有效的生产氧气的方式。

作为能源,我们将使用三种不同的方式,即:太阳能氢板、聚变反应堆和我们通过燃烧废物获得的能量。关于这些方法的详细解释,请见外部浏览器部分。

3.2 - 你的月球营将如何处理宇航员在月球上产生的废物?

我们正计划用几种解决方案来处理废物:

处理它们的第一个方法是堆肥。月球上的有机废物可以通过堆肥转化为土壤,它可以用于种植植物和农业。

处理废物的第二个方法是用氧气燃烧它们。在这个过程中,粪便中的有机废物被燃烧,作为这个过程的结果,能源将被释放出来,除了太阳能氢板和聚变反应堆之外,这些能源还计划被用作我们基地的资源。另一方面,虽然这个方案为我们提供了能源,但也会造成一些弊端。为了防止这些可能的后果,应该注意被堆肥的材料的含量,并且必须控制加工后可能产生的气体,使其不会对大气造成危害。

3.3 - 你的月球营将如何与地球和其他月球基地保持通信?

为了提供与其他基地的通信,使用了在无线电波频谱中VHF波段工作的卫星。旨在提供这种通信的卫星有一个桅杆设计,以便将卫星固定在地面上,减少信号强度的损失。在这个结构之上,还有主体结构,其中包含电子电路和可移动的卫星天线,这也将通过将天线指向另一颗卫星来减少信号强度的损失。

除此以外,为了提供与地球的通信,我们还计划使用我们主基地的卫星与地球轨道上的卫星进行通信。我们选择在大气层外的卫星来提供通信的主要原因是为了防止可能的信号丢失。

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)。

在我们的世界里正在进行大量的科学研究。把这些研究带到月球上可以给我们带来很多好处。我们也相信,有些研究可以在月球上更全面地进行。比如说:

天文学:月球没有大气层,光污染少,是天文观测的绝佳地点。空旷的土地也为我们提供了建造大型望远镜和实验室的机会。有了高科技的望远镜,我们可以用更清晰的视野来观察星星、星系和更多的东西。

地球化学:通过这个科学分支,它为我们提供了密切观察构成月球的化学过程和地下资源的矿物的机会。这些信息可以成为未来研究和实验的来源。

未来技术的试验场:有了空地和缺乏人类活动,未来的项目可以在没有任何可怕的后果下进行测试。这可以帮助我们自由地试验我们的技术,并帮助我们在考虑到结果的情况下更快地发展它们。

新的资源领域:地球的资源是有限的,这是一个普遍的事实,这使我们面临一个新的问题:"我们在哪里可以找到新的资源来使用?"。这时,月球表面丰富的元素和化合物就派上了用场。我们可以收集和储存这些资源,并在我们的其他实验或需求中使用它们。

月球地震学:月球地震学可以被定义为地面的运动,如月震和月球表面的运动事件。虽然已经安装了几个地震测量系统,但它仍然有局限性,缺乏信息。随着适当的安置和更仔细的检查,我们相信可以发现更多的问题。新的发现可能导致利用月震获得能源的新方法

而且可以做更多的研究。

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?

在选择宇航员后,他们将完成至少三到四年的培训计划,因为它是在欧空局实施的,然后第一次进入太空。

作为第一步,他们将进行基本训练,需要12个月。在这期间,宇航员将学习所有空间站系统、运输工具和机器人操作的原则。此外,他们还将学习如何建立月球营地、太阳能氢板,或在生物穹顶中拥有氧气等。他们将被告知他们需要的系统的原理。此外,他们将习惯于没有重力的生活,控制自己的身体无重力环境。

在基本培训之后,他们将进行任务前培训,他们将学习更多关于空间站系统的知识,并在几个地方参加特别培训,如美国的休斯顿、俄罗斯的星城、日本的JAXA筑波中心和加拿大的圣胡贝/蒙特利尔。

在这些准备步骤之后,宇航员已经准备好被分配到一个任务中,关于他们被分配的任务的培训正在开始。在这个过程中,他们将与他们的船员一起接受培训,以使他们相互适应。此外,他们还要学习他们的责任,以及如何一起工作。此外,他们还将被告知在紧急情况下该怎么做以及疏散计划。

在他们到达空间站或月球后,他们将通过地球和视频之间的现场通信继续他们的训练。此外,他们仍将通过现场和模拟的尝试来学习机器人和航天器的操作。

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。

有3辆漫游车是为宇航员成功完成在月球上的任务而设计的。这些漫游车的主要任务是建造、钻探、储存和运输宇航员。设计中最重要的元素之一是漫游车的车轮。漫游车车轮的灵感来自于麦卡纳姆轮和火星毅力漫游车车轮。这些轮子的主要特点是可以抵御月球表面可能遇到的困难,并便于运输。具体来说,Mecanum轮子的特点是它们可以以任何方式移动。同时,从火星毅力车中得到的灵感确保了该车有一个完整的360度。另一方面,考虑到往返于地球的运输,我们在登月舱上使用了蚱蜢腿的生物模仿技术,使其更容易着陆,更快起飞。