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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。

Sparks Of Fire

郑州轻工业大学附属中学河南省郑州市-金水区中国 19 5 / 1 英语
三维设计软件：Fusion 360

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1.1 - 项目描述

我们的营地是为4名宇航员设置的，副舱像翅膀一样可以折叠。主要材料用火箭运到月球，其余部分用月球原材料3D打印完成，减少了大量的时间和成本，使宇航员在第一时间有了舒适的生活环境。在这里，宇航员主要研究矿石和天文学。在研究矿石方面，除了基本的光学仪器外，我们还配备了卡车、超声波清洗机、碎石机和巨型机械臂。甚至，我们还增加了外骨骼、喷气式背包和其他可穿戴的辅助设备，帮助宇航员进行搬运、粉碎等操作。在天文学的研究中，我们有射电望远镜来观察和研究那些来自宇宙物体的无线电波。我们在很多地方都使用了AR和VR来为宇航员的生活和工作服务。VR室可以实时观察到漫游车的探测画面和数据，用来建设基地和研究未知地区的地形。AR可以随时穿戴在眼前传输数据，控制生活中每个家具的开关和移动，实现简单舒适。

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）。

我们的主要目的是进行科学研究，像沙克尔顿这样的陨石坑，通过对矿物和地质结构的观察和研究，可以得出月球的形成和行星的演变，我们有加工和研究矿物的地方；首先，零下183的平均温度使自然环境释放的红外线非常少，有利于使用红外线观测仪器，而且山体可以屏蔽来自地球的广谱无线电干扰，很适合在坑内架设射电望远镜。

2.1 - 你想在哪里建造你的月球营？解释一下你的选择。

沙克尔顿环形山位于南极附近巨大的艾特肯盆地中，从未暴露在阳光下，储存着大量的水冰，而环形山边缘的山峰几乎一直暴露在阳光下。在沙克尔顿环形山附近建设月球基地，将拥有适合航天器起飞和降落的平坦地形，充足的光照资源和水资源，而且该环形山也具有重要的研究意义。

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。

一些材料如钛合金可以通过火箭运上来，然后开始建设和跟进营地。钛合金建筑材料可以避免外界的一些破坏和侵蚀，特别是过多紫外线造成的破坏。
用推土机和卡车建造工地地面，收集土壤矿物。利用太阳光的热量，通过3D打印熔融沉积成型技术，将月球土壤中的纳米颗粒粉尘熔融成类似陶瓷的固体；将月球材料与氧化镁混合成建筑材料，然后用粘合剂盐将这种建筑材料打印成类似石头的固体，这种技术在今天的水平上每小时可以达到3.5米，未来建设月球营地将大大节省时间和金钱。
电解法从月球土壤中提取铁和钛等金属，然后通过微波烧结技术形成建筑材料，建造营地的主体。

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？

在隔离辐射和保持温度方面，我们的舱底不接触地面，外面有一个防辐射棚，主要通过3D打印技术搭建（耗材的主要成分是月球土壤，可以有效防辐射）；月球大气层稀薄，无法阻挡宇宙射线，而富氢聚合物可以有效屏蔽宇宙射线，所以我们会在营地内的建筑上覆盖一层富氢塑料；营地配备了智能恒温系统，以抵抗温度的突然变化；针对低重力环境下钙质流失严重的情况，我们将在温室中培育大量富含钙质的作物，并设置足够的健身器材，帮助航天员补充钙质；由于月球环境的恶劣性和不可预测性，我们制定了基地被毁后的紧急避难计划，航天员可以在极其坚固的休眠库中 "冬眠 "数月，等待救援。

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：主要来自彗星撞击形成的火山口富含大量的水冰，我们有机器过滤水，既可以作为生活用水，也可以分解成氢气和氧气，为火箭提供燃料和燃烧，产生的氢气，与宇航员产生的二氧化碳混合，也可以产生水。
食物：建设生态区，种植植物、蔬菜，补充人体的基本元素，我们还配备了人造肉机，可以让航天员的饮食不那么单一。
动力：在沙克尔顿火山口边缘的山峰几乎不间断的光照下，通过太阳能电池板获得电力，放射性同位素电池也可以提供少量的稳定能源，氢气也可以作为燃料。
空气：通过植物的光合作用，太阳能不断被固定为人类生存的有机物，同时提供氧气；也可以通过电解水或电解月球熔化的土壤产生氧气和氢气。

3.2 - 你的月球营将如何处理宇航员在月球上产生的废物？

回收和再利用：尽可能多地回收和再利用宇航员使用的物品是一个非常有效的方法。例如，宇航员的代谢废物被稀释到低气味，在温室中作为肥料浇灌，洗澡用的水通过水循环再次使用。
焚烧：废物通过高温焚烧处理是一种有效的方法，它可以将废物转化为灰烬或气体，减少废物的体积和危险。
填埋：废物也可以通过填埋来处理。将废物深埋在月球表面可以减少对环境的影响，但需要注意控制填埋的深度和数量。
回收价值：一些废物可以被回收利用，变成有用的资源。例如，金属和玻璃等材料可以被回收并用于制造新设备。

3.3 - 你的月球营将如何与地球和其他月球基地保持通信？

我们通过激光通信技术接收和发送、记录、处理和传输来自地球的信号，并可以通过AR技术与地球人员和其他月球营地进行交流。当某些紧急情况发生时，我们也可以选择通过无人月球车的媒介进行远距离的信息传输。当有材料需要互动时，我们也可以驾驶月球车去获取或提供材料。

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）。

矿石研究将成为科学课题研究的重点。

矿石元素研究。通过月球车，以及外骨骼，将矿石进行开采，以及陨石游戏月球基地，通过VR机器人，机械臂和激光切割机，初步加工，得到的矿石。通过不同矿石的光学特性，可以用光镜研究矿石中的元素类型和含量，也可以用元素分析仪研究。
探索月球矿石中的元素是否有足够的元素供大豆生长。矿石中含有丰富的元素，用超声波清洗机将矿石清洗干净后，用温室大豆浇灌清洗过的元素，提供营养，观察其生长状况，及时记录并补充营养。
天文研究。在月球上，通过射电望远镜接收来自更远的宇宙的电波，通过接收系统放大信号，分离出有用的信号，测量信号的强度，光谱等，以探测和发现宇宙中更远的星星。

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？

宇宙飞船的驾驶。为确保任务成功，驾驶员必须实现安全软着陆，这需要丰富的驾驶技巧。
设备运行和维护。铲车、漫游车、射电望远镜等设备直接暴露在太空环境中，相对复杂的月球表面和不确定的微陨石、宇宙射线都对设备的工作提出了严峻的挑战，如何保证设备的正常运行，这与工程师和航天员的操作和维护能力是分不开的。
植物栽培和食品加工。航天员无论在哪里吃饭，都离不开它，合理的食品供应可以为航天员的工作和生活提供坚实的保障。
生态系统管理。生态系统包含很多内容，监测和调节各种指标以达到平衡是宇航员在月球上生活的基石。
身体健康和心理健康。宇航员长期在月球营地的封闭、相对狭小的空间内工作，可能会产生烦躁、焦虑的消极情绪，月球的微重力会使宇航员的肌肉萎缩，这些都需要宇航员在月球营地的生活中克服。
紧急状况处理。由于太空环境中不可预测的因素，营地漏水随时可能被损坏，宇航员要做好充分准备，将损坏降到最低，并尽快修复。