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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。
郑州轻工业大学附属中学 河南省郑州市-金水区 中国 19 5 / 3 英语
三维设计软件:Fusion 360
我们基地的名称是月球乌托邦。该基地是建立在月球上的从事科学研究、生产、生活和发展新产业的前哨基地。基地的目的是为人类大规模移民月球提供实践经验,以便在未来建立一个新的家园。乌托邦的形式,在月球营地封闭的生活环境中,可以帮助我们在社会分工、资源保障和满足人员需求方面提供很多思路。我们的基地将为在月球上工作的宇航员提供良好的生活资源,并继续为他们提供更多的资源,以满足尖端科学研究的需要,同时使他们保持健康。为人类更好地探索月球,为人类寻求新的家园提供更多的思路。
我们集团建设月球营地的主要目的是为将来人类大规模移居月球建设新的家园提供实践经验,除了一些必要的日常生活设备外,我们集团在建设过程中还实现了科普和旅游的双重目的。建立了一系列的科研、娱乐等场所,保证人类在月球上正常生活,进而形成月球城市。
我们计划将月球营地建在月球南极附近的艾特肯盆地,因为这里位于月球背面,是一个巨大的火山口,地势平坦,便于人类活动,而且南极附近的永久阴影区有水冰,水资源丰富。光照充足,在极端日照条件下,可被太阳连续照射一个月,为收集太阳能提供了良好的环境。月球南极多山,安装在山上的太阳能电池板的光电转换效率要高于平坦地貌。
我们的月球营采用的是下沉式的半地面结构。基于月球本身的优势,一些巨大的陨石坑可以直接改造成我们的月球基地。实现方式主要由智能机器人实现,其功能主要有以下几个方面:搬运施工所需的材料和重物,修饰月球基地的外观。对于建设所需的材料,我们以月球土壤为主要材料,以从地球上带来的玻璃纤维、泡沫钢等高强度材料为辅助材料来建设我们的月球基地。月球土壤可用于保温、抗宇宙射线、太阳风和陨石的冲击,在抵抗宇宙辐射的同时,可增强硬度。玻璃纤维可以用月球土壤为原料烧制成玻璃,然后在高温熔融状态下拉出。它具有强度高、模量大、抗冲击性好、化学性质稳定等特点。性能好,耐高温等特点。玻璃样品的制备方法是根据玻璃配方的设计,对原料进行称重、混合、充分研磨,然后将原料粉放入铂金坛,在高温电阻炉中熔化。
月球砖 在月球表面建造一个月球基地,需要大量的砖块。月球土壤由二氧化硅和含铁化合物的独特混合物组成。这些混合物可以用微波能量融化成玻璃状固体。月球玻璃的机械性能很好。
月球混凝土是一种聚合建筑材料,内部涂有环氧树脂,使其不透气。月球上的岩石、灰尘和风化的地球都是制造混凝土的材料。它是由月球表土形成的,具有以下优点。
(1) 不受+120°C~150°C温度变化的影响。
(2) 可以吸收伽马射线;
(3) 其完整性不受长期暴露在真空中的影响。
3D打印技术,技术成熟,简单方便,廉价高效。房屋和结构也可以在月球上进行3D打印。这种房屋和结构可以用月球泥土建造,作为月球基地使用。月球土壤打印出的房屋可以隔离辐射,保持温度。
3D打印技术使用低功率微波辐射,温度约为1500瓦,来烧结月球尘埃。月球尘埃将被加热到1200 °C ~ 1500 °C,略低于熔点,将纳米颗粒尘埃融合成类似陶瓷的固体。3D打印不需要从地球上运输粘合剂材料。
1.利用月球上的含氧矿物在原地生产氧气是为了降低月球基地的建设成本(氧气)
(1)氢气是一种适合月球特殊环境条件的还原剂,可以直接从月球土壤中赋予太阳风的氢气中获得。
(2)月球土壤中的钛铁矿是进行还原反应的首选矿物,它具有易于分选、还原、反应温度低、产氧量高等优点。
2.通过回收废物和在基地种植蔬菜为宇航员提供食物
(1) 基地是一个相对封闭的空间。生活在月球基地的宇航员所产生的废物必须被收集和处理。空间站中可以回收的东西将被回收,如食物残渣、排泄物和其他未使用的营养物质以及能源和水,这些都将被回收。还有种植植物的区域,可以用来供应营地所需的蔬菜。
3.使用不含添加剂的月球土壤作为月球表面基础设施材料(资源)。
(1) 建立月球基地所需的土石方量巨大,运输成本无法接受,所以使用不含添加剂的月球土壤。
(2) 一次成型显然比部件安装更适合于自动化操作。
4.收集月球上的极地冰(水)。
(1)透镜用于收集热量,以融化极地的冰并收集水。
(2) 机器人激光器加热极地冰块以收集水。
(3) 氢气与氧气反应,产生水。
我们对于航天员生活垃圾的处理过程分为分拣阶段、预处理阶段、处理阶段。首先是分拣阶段,将垃圾分为液体垃圾、固体垃圾和餐厨垃圾;其次是预处理阶段,固体垃圾需要经过预处理才能进行综合利用和处理,进行进一步的处理。预处理主要包括筛选、破碎、压缩等工序。餐厨垃圾经过分离、粉碎、干燥,制成RDF(垃圾衍生燃料)或压缩成棒状。最后一个阶段是处理阶段,用漂白粉对液体垃圾进行氯化处理,并对厨房垃圾和固体垃圾进行焚烧,焚烧产生的热量用于发电。
在我们的月球营地中心有一个巨大的 "数据塔","控制平台 "发出的数据信号会被中继卫星接收,然后将信号发送到地球上的地面站或其他月球基地,地面站和其他基地接收到信号后会将信号转发到基地中心的 "控制平台",这样月球营地就可以与地球上的地面和其他月球基地进行无线通信。
在我们的月球营地,低重力环境将是我们研究的重点。微重力环境可以用来研究和创造新材料,我们将做空间材料加工的实验。包括功能材料(半导体、超导体、磁性、记忆和红外敏感材料等),结构材料(混溶合金、金属、泡沫多孔和复合材料等),光学和陶瓷材料(优质玻璃和陶瓷、光纤、高绝缘等)。此外,物体在低重力环境下的运动规律发生了很大变化,产生了一些特殊的物理现象,这些现象可以用来产生许多新的工艺。在微重力环境下,许多生物体有了新的变化,这是导致微重力下生命现象变化的物理因素。在微重力下,表面张力的作用大大增强,电磁场的作用也是如此,分子间力的作用更加明显,月球微重力实验可以为人类生命科学、重力生物学和空间辐射生物学等领域的理论和实证研究提供有力的数据支持、加快新技术、新产品、新医疗的研发进程,将以 "微重力研究生命过程以及微重力环境如何影响地球上生物体的形成 "和 "太空高能环境下生物体损伤与保护的辐射生物学研究 "为主题进行实验。此外,我们还将做一些电学实验。还会有一些科普实验,如使用单摆的重力加速度实验和水球光学实验。
为了帮助宇航员更好地适应月球上的生活,我们将在执行月球任务之前为宇航员提供以下培训计划:
太空适应性训练,基于月球表面特殊的微重力环境,长期暴露在失重状态下会造成人体骨质流失,肌肉萎缩,并导致肌肉力量和耐力下降。为了解决这些问题,我们将让宇航员进行至少两年的体育锻炼,包括有氧运动、力量训练和平衡训练。
团队合作培训,在月球上生活需要宇航员之间的密切合作和相互支持,因此团队合作培训是必不可少的,包括团队建设、决策、沟通技巧等。
紧急状况培训,在月球上生活经常会面临一些突发状况,如设备故障、疾病、火灾等。因此,宇航员需要接受紧急情况处理培训和实际演练,以应对突发事件。
科学实验培训,在月球上进行科学实验是宇航员的主要任务之一,因此宇航员需要接受相关培训,包括实验设计、实验操作、实验分析等。
心理健康培训,长期生活在月球上,可能会使宇航员感到孤独、压力和心理负担,因此需要进行相关培训,教宇航员如何处理和缓解心理压力。
外交礼仪培训对于生活在月球上的宇航员是必要的,因为他们需要与来自其他国家和地区的宇航员合作和交流。因此,宇航员需要接受外交礼仪培训,学习如何尊重和理解不同的文化和习俗。
月球是一个可以开发冶炼和加工技术的真空环境。这类技术只有在地球上附加值极高时才会使用,但在月球上,各种真空加工技术都非常简单。因为月球没有大气层,可以直接利用电磁轨道加速发射到太空,根本不需要火箭技术。
月球独特的空间位置与低重力和高真空等环境特征相结合,使其成为地球外电磁发射的一个具有良好应用潜力的地方。
利用布置在月球表面的超长电磁发射轨道,通过低加速度持续加速并发射有效载荷(货物或人员),可以在月球表面内进行远距离运输,从月球表面返回地球表面,并在月球表面探索深空。
月球电磁发射具有可重复使用、发射效率高、不产生废物、维护成本低、自动化程度高等优点。
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