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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。

VERY POOR

上海青浦高级中学  上海-青浦    中国 15, 18, 16   6 / 2 英语
三维设计软件:Fusion 360



1.1 - 项目描述

我们的 "很穷 "团队计划在月球上建立一个名为 "先锋眼 "的基地。众所周知,月球上的环境对宇航员来说是非常严酷和危险的。我们的月球基地配备了辐射防护、陨石防护、极端温度防护、空间真空防护等设施。同时,基地还可以提供可持续的基本必需品,如水、食物、空气和电力,以维持宇航员月球生活的舒适和稳定。

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)。

先锋之眼是我们月球营的名字。我们有一个站牌,上面有两片叶子衬托着月亮,显示了它的科学方向。作为先锋,它将是人类在月球上大规模定居的基础和前线,是生物实验的基地,找出如何用生物支持人类的长期生存,而眼睛将是人类看到和了解的窗口。它将作为人类的科学研究基地,建设射电望远镜,利用独特的空间观测条件对月球进行观测。考虑到这些研究目标,我们将基地模块化,以应对不同的研究方法。宇航员也是该计划的重要组成部分,我们为将长期呆在那里的两名宇航员提供保护和保健服务。

2.1 - 你想在哪里建造你的月球营?解释一下你的选择。

我们的月子营被选择建在马拉佩特山的中南部。这里有它的许多优点:

水:研究表明,在马拉佩特的长期遮蔽的北部地区存在着冰。我们可以用月球车来收集水冰,缓解营地的水压。

建设:根据卫星探测的结果,马拉佩尔南侧底部区域的平均坡度为4.7°,远远好于另一个选址地阿蒙森的5.5°。总体而言,该地区地形平坦,非常有利于3D打印的建设模式和运输飞船的起飞和降落。

光线:马拉佩特南侧的光照在0.1至0.2之间,与阿蒙森火山口的平均0.18光照相差不远,南极的马拉佩特很适合满足营地的用电需求。

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。

在设计上,考虑到月球的恶劣环境,我们安排了一个特殊的圆顶来保护基地的主体。在内部设计上,我们采用了五角形和方形截面的建筑理念,考虑到美观和简洁。更重要的是,我们将生活区安排在中间,使空间安排紧凑方便,也便于后续以生活区为中心的一系列扩展。此外,我们只用月球车和3D打印机进行月球营地的前期建设,等条件允许时再运送宇航员和地面物资,完成最后的工作,这样可以避免月球自然条件和成本带来的问题。

在技术和材料方面,我们将使用当地材料。月球车将被用来收集月球雷石。实验证明,月球石的各种胶凝成分与水泥原料有一定的相似性,可以达到相当的抗冲击性和抗压性。然后用3d打印机打印出装有雷石的穹顶,用铝和纯环氧树脂打印出穹顶内的底座外壳。最后,宇航员将在地下挖掘然后建造内部。

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?

为了保护陨石,我们有自己的圆顶,由月球上的雷石制成。我们还采用了三层防护结构,包括最外层的缓冲屏、离缓冲屏约100mm的填充层和离填充层约17.5mm的隔板。三层玄武岩纤维布和综合冲击极限较好的丙烯纶纤维布填充层以及铝合金3A21缓冲屏被用作保护材料。

在辐射防护方面,我们采用纯环氧树脂来屏蔽宇宙射线,用k9玻璃包裹的石英玻璃作为玻璃材料,这样可以同时将高能带电粒子和轫体辐射对基地和设备的损害降到最低。

对于热和静电,基于F46(聚氟乙烯丙烯)的防静电电热控制涂层可以很好地绝缘,应对温差和保护静电。

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:我们将尿液和其他生活废水传入处理器,处理器可以在尿液回收系统中进行过滤、蒸馏、净化、冷却和分离,产生盐水。盐水被盐水回收系统接收,水被提取出来。盐和部分有机物通过三层特殊的过滤器被去除,水中剩余的有机物被氧化,最后在检查质量后进入水箱。同时,营地将建在月球南极,固体水由月球车收集并融化到净水厂,形成生活用水。

食物:主要依靠营地内种植的蔬菜和从地球上带来的食物,我们选择种植高原大麦和大白菜。高原大麦含碳水化合物高,对环境适应性强,适合在太空中作为主食种植。大白菜生长周期短,营养价值高,根系分布浅,也适合在那里作为食物种植。

空气:我们从营地的空气中吸收水蒸气,并将宇航员身上的液体电解,产生气体。这种方法可以在一定程度上缓解空气污染。所排出的氢气也可以作为太阳能发电的辅助气体。我们还通过月球车从月球上收集含有氧气和氮气的化合物,在高温下将其融化,然后用电将气体分子电离。

能源:我们利用热量来产生高压蒸汽,使涡轮机转动并发电。氧化铀的受控裂变和废物的焚烧产生稳定的热量,使核裂变成为我们的主要能源来源。通过太阳能电池板,它可以支持正常的能源需求。

3.2 - 你的月球营将如何处理宇航员在月球上产生的废物?

然后,一小部分不能回收的废物被实验微生物分解,探索不同微生物的产品和分解率,以找到废物处理的最佳产品:其余部分被焚烧以产生能量。另一部分则被回收利用。水循环系统通过过滤、蒸馏、净化、冷却和在尿液系统中分离产生盐水。通过过滤器去除盐分和有机物,并在进入水箱前检查水质,最后在输送泵的推动下到达可饮用的饮水机。空气循环的主要形式是化学反应。新的气体是通过水蒸气与废液的电解产生的。氧气可以用来呼吸,而氢气可以作为太阳能发电的辅助气体。

3.3 - 你的月球营将如何与地球和其他月球基地保持通信?

我们使用无线电探测装置与地面进行通信。雷达发射电磁波照射目标,接收其回波进行通信,这也是目前高效、简单的通信方式。

我们比较了无线电通信和激光通信的优点和缺点,并作出了选择。激光通信技术的缺点是成本比无线电高,而且需要面向地球的接收器,在旋转的月球和地球上很难对准。另外,激光还容易受到地面天气情况的影响,在阴雨天气下效果不佳,而月球上的即时通信极为重要,关系到航天员的安全和工作能否落实。所以我们选择了更适合月球营地的无线电通信

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)。

我们的研究重点是天文观测和生物实验。

由于月球表面几乎完全没有电磁干扰,我们可以使用射电望远镜来获得更清晰的太空视野。在过滤掉来自地球的噪音后,该基地将重点观测活跃的星系及其与超大质量黑洞的共同演化,探索并验证超大质量黑洞的演化过程及其对星系的影响。在银河系的中心也很可能有一个超大质量黑洞,对它的研究将有助于解释银河系中心物体的奥秘,并对银河系的未来进行科学预测。该基地还将接触到宇宙背景辐射,这很可能揭示出它在地球上的模糊波形特征。

在生物学研究方面,除了上述微生物分解实验外,我们的主要研究方向是生物体的基本规律对空间环境的影响。我们选择了细菌的DNA复制、转录和表达过程,植物细胞的光合作用和呼吸作用作为研究对象,以辐射量、光照强度、温度、当地冰融水的成分和空气成分为变量,探讨月球环境对生物底层规律的影响,为将来大规模移居月球做准备。

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?

除了体能训练、空间环境适应性训练、心理训练、基础理论训练外,还有航天专业技术训练、飞行程序与任务模拟训练、生存与救生训练和大型联合演练等,为航天飞行做准备。针对我们基地特殊的科研目的,我们的航天员需要学习宇宙的理论知识,以便他们也能准确和专业地执行科学家的望远镜使用要求。为了成为一名优秀的望远镜操作人员,航天员需要到地面射电望远镜基地学习如何使用、维护和处理紧急情况,以保证望远镜的充分使用、使用寿命和安全。为了安全有效地管理和使用昆虫和微生物,必须进行生物学方面的专业培训,也必须进行生物实验的实习。相信这些有针对性的培训会给宇航员、基地和地面科学家带来更高的效率和更好的工作质量,并最大限度地发挥先锋眼作为前哨站的作用。

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。

我们需要一架航天飞机来运送地球和月球之间的人。我们的航天飞机是指目前的航天飞机,但它取消了必须附在目前航天飞机上的一次性火箭。相反,它使用核能来驱动飞机,从而达到反复使用的效果,也满足了长期往返飞行的需要。对于去月球上的其他地方,我们采用了载人的漫游器。与无人车和科学车不同的是,我们的漫游车更像是一个货运车辆,也是一个载人车辆,主要负责未来的基地扩建、资源采集和其他地点的探索。

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