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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。

Helios-1

VKV KOC学校  伊斯坦布尔-图兹拉    土耳其 17, 18   6 / 0 英语
三维设计软件:Blender



External URL to the team’s project (e.g. website or PDF):


https://drive.google.com/file/d/1fa5lUBO_bvtx4PCrQyFW1ks_bzRVyWpX/view?usp=share_link

1.1 - 项目描述

HELIOS-1是一个以可持续生活和发展理念为核心的月球营项目。虽然这个项目的主要目的是研究和提供一种新的可持续能源--氦-3同位素,但自给自足的理念是这个项目的主要概念。HELIOS-1由12名宇航员组成,将在月球南极的两个不同的陨石坑中建立两个相同的基地,这些基地将主要利用月球上的资源来建造。由于对来自地球的材料的依赖性最小--无论是与水、食物、空气、建筑材料、物品、能源或其他任何东西有关--月球营地将有能力长期工作,以确保能够发现氦-3的全部潜力及其适合在地球上使用的特性。地球的资源是宝贵的,但也是有限的。 最终,HELIOS-1的目标是让人们记住它对可持续安全能源生产领域的贡献,在全球快速发展的情况下,消除阻碍地球上可持续生活的巨大障碍。

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)。

作为地球上仅占0.0001%的氦的同位素,氦-3具有通过核聚变作为能源的巨大潜力。然而,昂贵的成本和所需的技术进步水平使人们难以对氦-3在能源生产中的可能用途进行这样的研究和开发。因此,月球上丰富的同位素具有至关重要的意义和未来发展的潜力--尤其是在一个可持续发展受到自然资源开发阻碍的时代。为了解决这个问题,将对月球土壤和提取的氦-3的行为进行研究,并将对其他化合物进行广泛的研究,以找出它在未来技术中的应用方式。月球营 "Helios-1 "的主要目的将是提取同位素后的这种研究。

2.1 - 你想在哪里建造你的月球营?解释一下你的选择。

HELIOS-1月球营地将建在两个不同的地方,由相同的基地结构组成。两个营地都将位于月球的南极,这将使项目的连续性不受缺乏阳光的干扰,因为阳光将被用作基地内的主要能源。由于月球的轴向倾斜约为5度,这两个不同的基地将位于南极的两侧,并可交替使用。根据接受长效阳光的位置,其中一个基地将被相继使用。此外,这两个基地都将位于独立的火山口内,以便对可能的流星雨有额外的保护。此外,这些火山口被特别选择,因为它们含有丰富的水冰。

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。

研究人员的转移将在月球营的两个基地都建成后进行。在这个过程中,将使用火箭从地球上带来所需的材料。在建造营地的同时,建筑物和走廊的主要建筑材料将是由月球表面的月尘、土壤和岩石组成的雷石块。大型3D打印机将被用于整体砖的建造过程。在进行任何研究之前,将通过使用机械来处理建筑结构中可能存在的缺陷。已经发现雷石砖可以吸收热量并提供电力,在建立了促进这种使用的所需结构后,它将作为一种可持续的能源而发挥作用。月球土壤将覆盖建筑结构以防止宇宙辐射的伤害。水回收系统和基地内提供空气所需的系统将在建筑之后解决。医务室的需求、任何生物、技术设备都将在接下来从地球上带来。进一步的系统,如水生植物系统和生活设施将在第二时间建立,之后将是船员的安置。 对于简单的物品,如椅子和桌子,充气钢制家具将从地球上带来,因为它们在运输过程中占用的空间较小,而且更坚固。它们稍后将在基地内充气。

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?

该基地将建在一个火山口内,在那里它将受到流星雨的保护。 建造在陨石坑内将有助于隔离月球基地,因为它提供了免受微流星体威胁的掩护,而且由于月球地下环境的温度稳定。由于月球几乎没有大气层,其表面经常暴露在有害的辐射水平之下,用月球土壤覆盖月球基地有助于屏蔽宇航员的辐射。居住模块可以埋在月球表面,或放在下面的熔岩隧道中,以保护船员。宇航员也将在其他方面从月球土壤中受益。用3D打印机从雷石制成的砖块可用于在月球上建造结构,因为它们既轻又坚固。它们还可以用来制造辐射防护罩,保护宇航员免受月球表面的有害辐射。砖块还可以用来创建栖息地,为宇航员和设备提供一个更稳定的环境。这将有助于确保宇航员在月球上工作时的安全和舒适。此外,为了帮助解决压力问题,一个内部舱室加压系统,其中液氧和液氮在加压罐中,依靠空气压缩机将有助于调节压力。

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?

在我们的基地里;我们主要关注的是可持续性,因为月球不适合人类生存,而且基地完全依赖地球的成本太大。对于空气,主要将采用电解法。月球上的水是以冰的形式存在的。当水被提取出来时,它将被分解成氢气和氧气,以供适当使用。这将创造一个稳定的空气来源供宇航员使用,在紧急情况下将进一步得到备用氧气管的支持。氮气将从月球土壤中提取并定期补给,以防止泄漏。同时过滤月球冰芯以提取水,并通过水回收系统使用,进一步支持基地的水供应。鉴于其与国际空间站用水系统的结合使用,这种水的使用相对安全,并且完全可持续。食物来源也遵循类似的可持续发展之路。食物的主要来源将来自于一个水生植物系统。虽然该系统所需的物种来自地球,但通过适当的执行,水培系统将是完全可持续使用的。它还将为宇航员提供具有足够蛋白质和维生素的多样化饮食。在电力方面,将使用太阳能电池板,以便为基地提供可持续的电力来源。在不可能直接使用太阳能电池板的日子里,将使用电池系统,以便继续为基地供电。这些电池将在太阳光可以转化为电能的日子里被填满。

3.2 - 你的月球营将如何处理宇航员在月球上产生的废物?

为了实现可持续的废物管理,不同的废物类型(固体、液体和气体)应该得到不同的处理。首先,宇航员的个人废物(如卫生用品、食品包装、人体废物......)将被收集和压实,以尽量减少它们所占的体积,然后密封在无菌容器中以防止污染。此外,根据废物的类型(如金属、塑料......),它们可以被重新利用,作为3D打印机的原料。不能被重新利用和储存在容器中的废物可以被运回地球进行适当的处理,或者如果有必要,它们可以被安全地射入太空,同时执行环境协议。对于液体废物,可以利用一个水循环系统,通过过滤、蒸馏和化学处理来回收可用的水。不可再生的液体废物将像固体废物一样被密封在真空袋中。对于气体废物(主要是二氧化碳),可以利用一种叫做沸石的海绵状矿物(如国际空间站)来防止宇航员接触致命的高碳酸盐。 

3.3 - 你的月球营将如何与地球和其他月球基地保持通信?

保持与地球和月球内部的通信对HELIOS-1的寿命至关重要。与地球保持通信的主要方式之一是通过使用地月通信(EME)。在地球发射器的无线电波传播的帮助下,无线电波从月球表面反射,被地球上的接收器接收,这就是为什么这种通信方式也被称为月球反弹,有助于地球和HELIOS-1之间的通信。对于月球基地之间的通信,可以使用LunarNet项目下的太空合格月球网络3GPP。在这个强大的网络的帮助下,可以在月球上建立一个强大的通信基础设施,这样所有的数据都可以有效地传输。因此,月球弹跳将被用来保持地球和月球之间的通信,而无线3GPP网络将帮助HELIOS-1和其他月球基地之间的通信。

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)。

深空辐射对生物和材料的影响可以被研究,船员是理想的测试对象。即使船员将暴露在有限的辐射中,他们在基地上长期停留180天的时间将足以观察到对身体的一些影响。此外,关于月球生物学和地质学的科学研究在建立一个可持续的、从而成功的月球营地基地中起着至关重要的作用。对于地质学实验,宇航员可以调查月球表面和地下的组成、结构和历史。获得的样本可以让我们更详细地了解月球上可能的矿藏位置以及月球冰。然而,实验最重要的部分将涉及氦-3在聚变能源和其他部门等事项中的特性和可用性。由于氦-3在地球上几乎不可能找到,月球上的材料容易获得,这将提供实际实验氦-3所需的材料,以释放其全部潜力。除此之外,构成月球土壤的矿物和化合物的可能用途也可以得到更好的研究,并在基地本身和当时月球上的任何其他月球基础设施中得到充分的利用。尽管目前我们对长期暴露在低重力环境下的身体衰变情况了解得相当清楚,但我们仍然可以通过更多的实验来获得更多的数据。

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?

在被派往月球执行HELIOS-1任务之前,我们的宇航员需要进行一系列的培训计划,以适应月球和太空的环境。在这些训练项目的帮助下,每个宇航员都将学会如何在月球的极端条件下生存,以及如何成为HELIOS-1的一员。培训计划的一个例子是空间飞行器模拟设施(SVMF),它是他们将要乘坐的火箭的模拟模型,这样宇航员就能适应地月之间的运输环境。他们需要经历的另一个训练是KC-135,在那里宇航员可以感受到失重、零重力,这有助于宇航员体验前往月球和在月球上的感觉,还可以防止人们因零重力而生病。此外,为了练习太空行走,宇航员还需要使用中性浮力实验室。宇航员在太空飞行器的复制品中漂浮在大量的水中(2270万升或620万加仑),练习如何在太空中进行操作。这些例子只是技术和科学方面的,但作为一名宇航员并不仅仅意味着拥有良好的科学技能,一个人还应该接受身体和精神方面的训练。宇航员应该有足够的体能来承受升空和引力,以便在任务中不发生问题。宇航员还应该做好心理准备,以便在太空中长期远离和部分孤独。最重要的是,作为一个团队成员,在成为宇航员的过程中受到重视,所以也建议宇航员候选人参加公共关系课程以提高团队合作能力。总之,这些课程将帮助宇航员为登月做好准备。

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。

对于HELIOS-1来说,将使用多级火箭在地月之间进行运输,用SSTO在月球基地之间进行运输,用太空探索车在月球表面进行运输。单级到轨火箭是可重复使用的,对HELIOS-1来说很方便,因为它需要每180天在月球上更换人员。SEV是一种加压车辆,通过使车辆以 "螃蟹式 "运动帮助宇航员探索整个月球表面的多个地点,从而帮助车辆克服困难的地形。可倾斜的驾驶舱能使宇航员清楚地看到月球表面,重度屏蔽的舱室能保护宇航员不受太阳活动的影响,宇航员能快速离开/进入飞行器,还有一个能让宇航员生活的对接站,SEV是在月球表面运输的一个合适选择。

 

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