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。

HOPE OF THE MOON

郑州轻工业大学附属中学  河南省郑州市-金水区    中国 19   3 / 2 英语
三维设计软件:Fusion 360



1.1 - 项目描述

关于月球营地,我们主要以五角形的设施为主,主楼的第一层是主控室,控制整个营地的运行。 二楼的五个房间为宇航员提供住宿,包含床、窗户、桌子、厕所和其他基础设施,提供正常生活。主楼中间有一部太空电梯,可以到达天文台观察太空情况,下钻可以到达底部,探索月球地下,开发利用水资源。 周边有五个舱室,分别是实验舱、培养舱、健身舱、医疗舱和储藏舱。每个舱室都有自己的作用,为月球营地提供更完整的服务和探索。 舱外有运输机器人、探索机器人和信号机器人,为宇航员提供体力和信号转换。外围还有太阳能板,为整个营地提供电力。

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)。

是否有可能在地球之外找到一个永久性的人类居住地?月球基地计划最初就是为了回答这个问题。我的月球营的第一步是调查和探索月球,看看是否有地球上的资源,以及开发和利用地外资源。对月球环境的进一步测试表明,它可以发展成为人类居住的地方。我们的月球营目前的目标是宇航员,他们不仅可以在月球上有一个舒适的环境进行实验,还可以有方便的机器进行实验和开发。

2.1 - 你想在哪里建造你的月球营?解释一下你的选择。

选在月球南极的艾特肯盆地进行建设。该盆地位于月球南背,山多,80%以上的时间可以得到阳光照射,温差小,环境有利于居住,是月球上最大、最古老的撞击盆地,对其进行深入研究,可以揭示月球下层地壳乃至月球上层地幔的物质状况,有利于开展实验。该盆地地势较低(与周围高地相差13公里),月壳较薄,无论是月海玄武岩起源的被动模式还是主动模式,都会出现大量的月海玄武岩,有利于营地的建设。

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。

首先发射人造卫星,选择营地的最佳地点进行勘察,用3D打印机组装部件,开采并利用月岩中的氧气、铝、铁等资源,生产日常使用的氧气,用金属、玻璃和其他原材料拓展月球。月球营地的水是通过在月球底部开采水冰合成的。压缩机通过热交换器将制冷剂压缩成高压饱和气体(氨或氟利昂),然后由冷凝器冷凝。通过节流装置节流后,进入蒸发器,对需要冷却的介质进行冷却和交换,实现营地内的恒温系统。利用分子筛的吸附性能使用制氧机,通过物理原理,以无油压缩机为动力,将空气中的氮气与氧气分离,最终获得高浓度的氧气。它是利用沸石分子筛作为吸附剂,通过吸附剂的吸附、减压、解吸,将空气中的氧气吸附并释放出来,从而分离出氧气的自动化设备。沸石分子筛是一种球形颗粒状的吸附剂,表面和内部都有经过特殊孔隙处理的微孔,呈白色。其孔隙类型的特点使O2和N2的动力学分离和氧气的供应成为可能。

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?

关于辐射,由于营地建筑材料的作用和营地墙壁的加厚,以及整个营地处于封闭的环境中,在正常情况下,辐射对营地内的生活没有太大的影响。关于陨石撞击,营地建在月球上最大的陨石坑上,不仅可以有效防止陨石撞击,而且有利于月球尘埃的进入,外面还有多个监控装置,以防万一。微陨石碰撞保护,低重力下的稳定性,制造炸药的本地材料,设备自动化,遥控和机器人操纵,制造高强度、高耐用性的轻质材料,可在真空和低温下工作,供应电池、燃料电池或辐射能源。在发生紧急情况时,营地包含一个逃生系统,以保护宇航员的安全。

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?

首先,空气生成的主要途径是月球土壤和岩石的熔炼。通过熔炼电解可以产生大量的氧气,这是月球上氧气的主要来源;其次,通过空气循环装置对二氧化碳进行化学或微生物处理,使其重新转化为可呼吸的氧气;最后,如果足够,可以对部分水进行解吸,产生一定量的氢气中的氧气。考虑到营地的建设周期,在早期阶段,在营地能够实现自给自足之前,主要由从地球带来的包装食品支持。建设完成后,主要由太空温室中种植的食物来支持。选择种植的作物是基于营养表,以确保宇航员的正常生命体征。

3.2 - 你的月球营将如何处理宇航员在月球上产生的废物?

生活垃圾和粪便在脱水后将被真空密封储存,当货运飞船向空间站补给时,这些生活垃圾将被装入空的货运飞船,然后货运飞船将与空间站分离,减速后被空气动力加热产生的高热量燃烧。液体废物(尿液、生活废水)进入水循环系统,净化后再利用。采摘的根茎、老叶、粪便会进入垃圾生物转化器,尿液会进入尿液处理系统,纸巾、包装袋等为了减少体积会先压缩、抽真空,然后用密封袋密封,放在存放垃圾的仓库里,当运输物资的货运飞船来回时,进入大气层后会和飞船一起燃烧起来。

3.3 - 你的月球营将如何与地球和其他月球基地保持通信?

宇航员携带便携式生命支持系统背包,其中有甚高频无线电,可将声音和生物传感器数据从宇航服传送到其他月球营地或地球的通信系统,也可将声音信号从月球模块传回宇航员的宇航服。月球舱通信系统使用S波段将信号发回地球,S波段是一个超高频段,可以穿透地球的电离层而不发生偏转或反射,并使用S波段传输并与地球和其他月球营地保持联系。

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)。

在月球营地,宇航员进行各种实验,但主要是生物和生物技术,总之,生物和技术的发展,以及人类研究仍然是主要的研究课题。为此,月球营还专门设立了生物研究舱,还有生物研究的育种平台。还有一些可以在月球环境中进行的实验,如冷原子实验、微重力实验、植物栽培实验等等。在太空中测试人体组织芯片是拇指驱动器大小的设备,包含代表一个器官功能的人类细胞。为了更好地了解微重力对人类健康的影响,并将这种了解转化为对地球上人类健康的研究,科学家将人体组织芯片送到空间站。建立一个低地球轨道经济圈,从卫星部署到空间研究。在太空或太空建筑的微重力条件下种植食物的技术可以帮助人类探索离地球更远的地方。为了准备这些任务,空间站探索了一些种植植物的技术。2015年8月10日,宇航员们首次品尝到了太空种植的沙拉,现在宇航员们正在种植萝卜和各种蔬菜,如辣椒、黄瓜等。流体物理研究的演变覆盖了我们的星球,但将它们送入太空可以帮助我们更好地了解它们是如何流动的。空间流体的研究已经从基础研究发展到测试应用,从先进的医疗设备到传热系统。

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?

航天员是从事航天活动的一种特殊职业,他们要在特殊环境条件下完成航天器内外的飞行监测、操作、控制、通信、维修和科研等特殊工作任务,并能正常生活。这就要求对他们进行严格的训练,使他们具有优良的身体和心理素质,对航天飞行中的特殊环境因素有较强的适应能力,熟练掌握航天器和完成飞行任务应具备的各种知识和技能。航天员训练一般包括体能训练、心理训练、基础理论训练、专业技术训练、生存与救生训练、大型合作等100多个科目。为此,月球营专门设立了体能培养舱,为航天员提供体能保障,避免航天员在月球上长期出现身体和心理问题。航天员的基本训练内容包括:相关的理论知识,如天文、地理、地质、气象、大气物理、飞行力学、计算机、无线电导航、驾驶、火箭和飞船制造等;必要的医学知识和救护技术;体育项目包括伏虎、荡秋千、游泳、滑水、冲浪、滑雪、攀岩、包扎等。

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。

建立月球营地的目的是为了进行科学研究,探索月球的资源和潜在价值,并为未来的太空探索做准备。月球营地可以为科学家和宇航员提供一个在月球表面生活和工作的基地,使他们能够进行现场研究和开发,如进行天文观测、开发月球环形山、熔炼月球土壤和岩石等科学活动、和开采各种矿产资源,如氦-3,以便更好地了解月球的特点和潜力,为人类向更远的目标探索提供一个立足点 为飞往更远星球的航天器提供建筑材料甚至推进剂,为未来人类移居月球奠定基础。

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