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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。

Epovator

上海青浦高级中学上海-青浦中国 16 6 / 2 英语
三维设计软件：Fusion 360

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1.1 - 项目描述

我们把团队的名字定为Epovator，是由epoch和innovator两个词组合而成，意思是时代创新者。我们把我们的月球营命名为 "SECOND FOUNDATION"。它来自于阿西莫夫的著名科幻小说《基金会》。这不仅是为了纪念这位为人类文学和科学做出贡献的伟大作家，也是为了表达我们探索月球的决心：在月球上建立人类可以安家的第二故乡，并把它作为人类探索宇宙的中转站。为了安全起见，营地的主体建在熔岩洞中，只在月球表面放置了必要的探测设备和通讯设备。我们采用极简主义的装修风格，符合未来的时尚潮流。基地的外壳是一个蝴蝶的形象，这表达了我们对地球自然环境的热爱。此外，蝴蝶在中国传统文化中是美丽和自由的象征，被称为 "飞花"。配色采用蓝色和秋香黄。符合中国古典美学。

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）。

我们的月球营旨在让科学家在月球上长期进行科学研究、户外调查和对宇宙的进一步探索。营地里有太空育种实验室和太空实验室，可以研究植物遗传问题和不同宇宙射线对植物的影响，分析月球土壤材料，进行低重力环境下的物理和化学实验，以及进一步探索太空。此外，该营地还打算率先解决人类在月球上长期生活的问题。因此。我们设置了流通区、娱乐区、生活区、种植区和养殖区，以满足人类在遥远环境中的物质和精神需求。

2.1 - 你想在哪里建造你的月球营？解释一下你的选择。

在马略山古火山区附近的一个熔岩管里。这是一种在熔岩流中自然形成的地质结构，类似于管道。它的外壳不仅可以起到保温的作用，还因为非常坚硬而成为一种天然的保护装置。内部部分可以保证生命的生存。入口处的直径约为65米，在入口处下方50米处有一个近乎垂直的水平洞穴，洞穴向下弯曲并向两边延伸。据资料显示，内部空间非常大。它延伸了50公里长，相关分析表明，内部可能有相对稀薄的空气。这不仅有助于建造地基的项目，也有助于解决基地内宇航员的呼吸问题。

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。

我们团队的月球营地建在 "马略山 "古火山地区附近的熔岩管内，主要分为熔岩管内部建筑和熔岩管口周围的外部建筑。前者的主要建筑材料是混合了当地月球土壤和尿液的 "月球混凝土"，而后者则是在 "月球混凝土 "的基础上加入硅镁铝合金作为建筑的保护层。值得一提的是，所有这些材料都可以在月球上获得，节省了在地球和月球之间运输材料的费用。

混凝土建造过程分为三步：首先，在地球上生产一批高要求的精密仪器，然后直接发射到月球上；第二部分利用3D打印技术，以 "月球混凝土 "为原料建造营地的主体结构。第三步是利用月球上现有的矿物（Si,Al,Mg,Ti,Fe等）来完成表面建筑的保护层以及建筑内其他设施的建设。

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？

针对陨石撞击的问题，月球表面安全装置配备了激光武器，可以有效粉碎大型陨石，消除其对月球营地的威胁。由于营地几乎全部在熔岩管中，宇航员所需的设施和设备都在月球表面以下，因此小规模的陨石撞击不会对营地造成太大的威胁。
关于宇宙射线等辐射的问题，熔岩管本身具有很强的防辐射能力。但是，正如前一个问题所说，出于安全考虑，在熔岩管壁上增加了硅镁铝合金材料的薄壁，以进一步提高辐射防护效果，增强月球营的抗压能力。
考虑到月球受热不均，几乎没有大气层的问题，在月球营地的入口处将有双层闸门，以确保稳定的气压和热量的散发。里面有一个循环系统，以保持大气、压力和温度的相对稳定。基地内有空气成分监测装置，如有异常，可采用高效活性炭和沸石等材料过滤，净化空气。

基地为可能在工作中受伤的宇航员设立了医疗区。这里有X光机、核磁共振仪等检测设备，还配备了止痛药、针头等简易医疗设备，以应对突发状况。同时，基地内的月对地通讯系统可以保证即时通讯，对于航天员无法应对的医疗问题，可以联系地面专家。

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：月球表面有相当多的淡水资源。营地配备了一个仿生月球车，可以抓取月球上的冰块并将其运回基地。同时，营地的蒸汽压缩蒸馏法可用于处理尿液，反渗透膜处理器可用于净化种植区植物蒸腾作用产生的水、卫生废水和月球水冰，供人类生存。

食物：在他们存在的早期阶段，宇航员吃的是从地球运来的真空密封食物。在种植园的作物成熟后，他们可以根据健康食谱烹饪菜肴，如含有膳食纤维的水果、富含维生素的绿叶蔬菜、高蛋白的豆类。此外，该营地还养殖了以种植区植物为食的天牛。它可以提供丰富的蛋白质，经过适当处理后可以解决后期的肉食问题。

空气：有一个彻底的空气循环和过滤系统。氧气的产生有两种主要方式。最初，宇航员燃烧从地球上运来的氯酸钠粉末来生产大量的氧气。在通过水循环系统获得大量的液态水后，可以通过电解水的方式提供氧气。

电力：两种主要的发电方式是光伏发电和火力发电。太阳能电池板放置在营地周围，吸收太阳辐射；火力发电的主要燃料是生活垃圾和水电解反应产生的氢气。同时，运动区的跑步机和自行车上都装载了小型发电设备。所有的能量都将集中在中央资源控制室的储能板上，以便合理调度资源。

3.2 - 你的月球营将如何处理宇航员在月球上产生的废物？

排泄物：我们将收集宇航员排泄物发酵产生的甲烷，尿液在蒸汽压缩蒸馏过程中产生的尿素，用于沼气发电或水资源再生。

呼吸道的废物：对于呼出的二氧化碳，首先利用目前成熟的固体胺技术进行吸收和浓缩，然后部分引入种植区进行光合作用。其余部分参与甲烷化的还原反应，生成甲烷和水，然后再次电解，实现氧气再生。

废纸：使用营地内的废纸处理器处理回收的纸张。

其他废物：为了保护太空环境，塑料制品等垃圾将不会在营地排入太空，而是集中存放，压缩成真空，在航天器返回大气层时烧掉。

3.3 - 你的月球营将如何与地球和其他月球基地保持通信？

我们决定利用运行在地月L2平移点轨道上的中继卫星 "阙桥 "进行信号转发，完成地月通信，很好地实现了信号的高覆盖。月球基地之间的通信将采用超高频无线电通信，因为大量的月尘会干扰信号传输，而超高频频段发射的信号穿透力强，受气候变化的影响小。终端技术已经成熟，可以为月面通信提供便利。同时，我们还可以利用中国第一颗空间量子科学实验卫星Micius。它可以突破距离的限制，用量子通信技术实现月球和地球之间的通信。由于量子通信的纠缠状态，它不仅可以进一步保证通信的即时性，还可以保证信息的安全性。

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）。

我们营地的主要课题和研究重点是如何解决人类在低重力环境下的长期生存问题。而为了实现这一目标，我们的营地配备了各种高端和精密的设备，以进行各方面和各领域的科学研究。在地质学方面，我们的基地配备了月球土壤成分检测仪和电子显微镜设备，对月球上的可用材料进行深入研究。我们还尝试使用月球土壤作为3D打印材料，以节省运输建筑材料的昂贵费用。在化学能源方面，基地有一个小型真空离心机装置，研究离心运动对月球低重力环境中电解反应效率的影响。这有助于提高能源效率，为将来人类长期居住打下基础。在生物学方面，不仅有研究地球农作物在月球土壤中生长的种植区，还有在月球独特的低重力环境中进行基因改造和嫁接的专业生物栽培实验箱，以适应月球土壤的种植环境。这些研究对未来外太空的探索具有重要意义。在天文学方面，我们营地的天文望远镜利用了月球上的有利条件，干扰更少，环境更稳定，数据传输更方便，连续探测时间更长。相信使用我营的天文望远镜将有助于我们探索浩瀚的宇宙。

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？

超重耐力和适应性训练。它的目的是使宇航员在航天器上升和下降的过程中能够承受巨大的过载并保持清醒；

前庭功能训练。主要用于训练宇航员的前庭功能，提高前庭功能的稳定性，防止空间运动病的发生；
降落冲击训练。模拟航天器返回地球时的撞击环境，增强航天员的抗撞击能力，研究各种保护措施。
中性浮力舱训练。为航天员提供模拟失重训练环境，有利于航天员舱外活动的训练，特别是舱外行走、舱外装配和维修等舱外活动；
出舱活动训练。理论学习与实际操作训练相结合，既包括单项操作训练，也包括程序训练，如出舱程序训练模拟、虚拟现实训练，以及故障识别、判断和处理训练。
心理素质训练分为四个部分。第一部分是综合训练，主要训练航天员在恶劣环境下的心理稳定性；第二部分是专业心理训练，旨在缓解紧张、烦躁、焦虑等负面情绪；第三部分是心理相容训练，提高航天员之间的默契，更好地开展工作；第四部分是意象训练，让航天员在轻松的状态下模拟登月过程中的所有操作，减少真实操作过程中的误差，提高安全性。