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。

Moon Stylite

郑州轻工业附属中学  河南省郑州市-金水区    中国 19   4 / 1 英语
三维设计软件:Fusion 360



1.1 - 项目描述

人类的开采是无止境的,但地球上的资源是有限的。当地球的资源耗尽时,人类应该去哪里?长期以来,月球一直被科学家和天文学家视为一个潜在的地点,因为它是离地球最近的天体。近几十年来,人们提出了许多关于在月球上建立一个能够适应人类居住的 "基地 "的建议。建立月球基地是人类向月球迈进的第一步。我们的月球基地位于沙克尔顿环形山,这里一年中几乎有80%-90%的阳光照射,可以为营地提供长期稳定的光源。营地的重点是航天员的研究和生活,创造一个轻松的工作环境,强调航天员的生活质量。它主要分为生活区和工作区。生活区主要包括体育锻炼、娱乐、医疗、生活保障等功能,为航天员提供安全、舒适的生活环境。工作区包括月球地质研究舱。

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)。

我们的营地将建有生活区、工作区、外舱、花园。生活区主要是保证航天员有一个良好的生活场所,有一个舒适的睡眠环境,有一个烹饪食物的地方,有一个设备齐全的医疗室,有一个保证梳洗的厕所。工作区主要是方便航天员工作和讨论,另外还有蔬菜养殖区。舱外建筑大多是一些用来保证一些能源供应的设备。比较有特色的是我们的花园区,它的周围都是植被覆盖,适合观赏,在花园区,航天员的身心可以得到极大的放松,另外健身房还建有瑜伽室,高强度、低强度的训练都可以满足,在我们基地,除了保证航天员的基本生活外,尽可能给他们最好的生活体验感。

2.1 - 你想在哪里建造你的月球营?解释一下你的选择。

我们的月球基地位于沙克尔顿环形山,这是位于月球南极的一个撞击坑,环形山壁的部分区域几乎一直暴露在阳光下,在这些区域,太阳能电池板的电力几乎源源不断,是未来登月的绝佳地点。这些地区的温度也较低,赤道地区的纬度更有利于避免白天100摄氏度到夜间-150摄氏度的极端温度。营地周围有大量著名的古火山口,这些火山口底部暴露的古月球层可以为科学家研究月球的地质演变提供宝贵而准确的数据样本。

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。

营地的建设分为三个时期,第一个时期有地球运载火箭将营地的基本生活舱和营地建设机器人送到月球表面,这个时期将由人类遥控机器人完成营地原型的建设,利用3D打印技术将月球土壤融化,覆盖整个营地外壳,形成营地最坚固的外壳结构。第二时期,由地球派出的宇航员携带大量的科研设备和生活用品,丰富营地的内部环境。第三时期是营地生态的形成期,宇航员选择和培育适合在地球上生长的草本或藻类植物,改善营地生态环境,形成完整的水汽空气循环。此外,在营地建设中,我们将大量使用泡沫金属,它是由激光熔融金属合金制成的,太空环境中几乎没有氧气等燃烧气体,也几乎没有气体分子和灰尘散射高功率激光,可以为大尺寸金属材料的激光燃烧、焊接或切割提供加工场所。同时,泡沫金属本身还具有消化吸收动能的能力,泡沫金属还可用于制造人工骨,制造的人工骨可承受人体的负荷空间。

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?

首先,通过利用外部照明和反应堆释放的能量来控制室内的温度。基地位于沙克尔顿火山口,这为营地提供了长期稳定的光源。此外,我们的墙壁是用一种新型的镁凝胶保温板建造的,可以在保持恒温的同时隔绝外部热量。

第二,在我们的营地,辐射是通过几种方式来缓解的。我们已经建造了足够坚固的厚墙,以加强对辐射的屏障。此外,我们每天为宇航员提供富含维生素A和C的饮食,以中和辐射的影响,提高他们的免疫系统。

第三,营地外的航天器随时准备在紧急情况下转移宇航员。地下医疗支持机器人在需要时为宇航员提供紧急援助。

第四,我们的生活区建在地下,可以有效地阻挡陨石的撞击、

另外,月球营地有自己的医疗站,地球上的宇航员通过地面站的医疗监测站监测从太空发回的各种身体数据,并通过电视直接与宇航员对话,对他们的身体状况进行综合判断和预测,宇航员也要定期向地面报告身体状况。月球营地药品储备充足,针对可能出现的疾病,我们准备了大量的药品,如防晕车药、镇静催眠药、止痛药、抗过敏药、止泻药、止咳药、消毒剂、止血创伤带、加压包扎等。月球营地配备了现代化的观察员,可以对宇航员进行各种内窥镜检查,如果需要手术,可以在地面医生或营地医生的指导下进行,每个宇航员都有一个专门的人工智能健康助理,健康助理将负责他们每个人的健康。

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:由于月球土壤含有大量的氢,当太阳风轰击月球表面时,它与月球土壤中的氧气结合,从而形成水分子。除此之外,我们营地的水是100%可回收和重复使用的,所以足够宇航员使用。
食物:我们正计划建造一个蔬菜大棚,为宇航员提供新鲜的绿色食品。他们还可以在厨房里加工蔬菜,确保他们获得足够的维生素A和C。至于蛋白质,将从地球上运输。宇航员也可以从地球上带来压缩的干粮,以方便在户外工作时需要迅速填饱肚子。
电力:我们营地使用的主要能源是太阳能和氢能。我们已经建造了太阳能电池板来收集大量的阳光。此外,我们可以使用核聚变反应堆将月球土壤中的氦-3转化为氘和氚,然后将其融合在一起,产生氧气。因此,氢气发电也是我们营地的主要能源之一。
空气:我们营地的生态系统可以维持营地空气的成分几乎与地球相同,大约有21%的氧气,大约78%的氢气,剩下不到1%的水蒸汽、二氧化碳和其他惰性气体。氧气可以通过电解融化的月球土壤和电解水获得。

我们月球营的主要目的是进一步探索和开发月球。虽然月球是离我们最近的星球,但我们对它知之甚少,也不知道月球上是否还有我们没有发现的其他资源。因此,我们建立一个月球营作为月球探索基地,通过无人遥感月球车和载人月球车探索月球,然后通过月球资源开发车开采和收集探测到的资源。

3.2 - 你的月球营将如何处理宇航员在月球上产生的废物?

这些废物主要包括营地设备产生的物质废物,如核废水、废旧零件等,以及航天员生活中产生的代谢废物、食物残渣、日用品残渣等。对于这些废弃物,营地会自动将其分为可回收和不可回收两类。食物残渣、代谢废物,通过生物降解转化为营地植被养分;对于无法使用的垃圾,通过高温焚烧清理,其热量被转化为电能。

3.3 - 你的月球营将如何与地球和其他月球基地保持通信?

营地配备了三个大型无线电通信发射器,可以满足营地与地球和近地行星的高频实时通信。月球营地之间的信息通信是通过月球轨道上的中继通信卫星完成的,营地还可以利用营地月球车进行短途作业,并与附近的其他营地进行面对面的交流。

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)。

我们建造的月球营地主要是为了方便宇航员进行科学研究,实现人类科学在太空探索中的长期计划。建设永久性基地可以让我们更深入地探索月球表面,研究其特征、组成和历史。通过在月球上建立基地,我们可以测试各种技术和设备,以确定它们是否适用于更远、更复杂的任务。宇航员的主要任务是深空观测、地质勘探、通信中转,以及测试宇航员在月球环境中的长期生存能力。此外,人类在太空中生存骨骼的压缩力明显降低,骨密度下降,肌肉出现不同程度的退化,太空环境容易引起心血管问题,宇航员在太空期间承重骨骼的矿物密度平均降低1%至1.5%/月;肌肉质量流失也较快,体液在微重力下流向头部,会对眼睛造成压力,引起视力问题;其次,如果头部血液聚集过多,也会导致航天员嗅觉、味觉的变化,甚至出现头痛、血压异常等情况。在人类的太空旅程中,这些问题都需要一一解决,因此训练营利用医疗舱、运动舱通过体育锻炼、实时健康监测、弱电流刺激等手段研究人体在太空环境中的适应条件,为将来人类真正进入太空做准备。

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?

7点钟,负责夜间巡逻的宇航员回到舱内休息,其他宇航员也从睡梦中醒来。7点15分,宇航员们起床,在卫生间洗漱。7点30分,宇航员们进入健身区,开始晨练。8点钟,宇航员们结束了晨练,进入厨房做饭吃早餐。8点30分,宇航员们进入会议室布置当天的任务,从8点40分到11点40分,宇航员们开始执行自己的任务。有的乘坐载人月球车探索月球,有的到总控室和研究室探测和分析数据,有的到绿色植被区观察植物生长。11点50分是午餐时间,及时补充所需营养,保证航天员的健康。外出探月的航天员可以吃到从营地带来的丰盛食物。12:40至14:00为自由活动时间。宇航员可以午休或到花园里欣赏绿色植物。如果在月球上感到身体或心理不舒服,可以到医疗区进行检测,电脑会根据敌情为宇航员制定合适的治疗方案。14点10分至18点40分,宇航员们仍在值班。19点,宇航员们回到营地开始吃饭。这个时候,宇航员可以分享当天探月的成果,或者进行一些小的交谈。饭后,宇航员们开始自由活动,从月球上看地球,或通过远景与地球上的家人交谈,到健身区锻炼,在花园里观看,进入卧室工作,玩游戏等。21点,宇航员们首先在会议室完成了一天的工作。然后回到屋里开始洗漱和休息。当天晚上值班的宇航员开始巡逻。

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。

未来的航天器需要有一个既能满足地球大气层又能满足宇宙真空环境的循环发动机,需要有一个符合空气动力学的曲线形状,有一个相对宽敞的内部空间,在每次任务中能携带大量的物资和设备,并有自己的小型申报支持系统,保证宇航员在登月途中的短期生存,还可以作为营地的避难所,面对突发事件。营地的地面运输由月球车满足,月球车拥有完整先进的科研设施,可以满足航天员在月球表面的长距离作业,肩负着营地之间的人员流通工具。

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