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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。

conquer the moon

郑州轻工业附属中学河南省郑州市-金水区中国 18 2 / 0 英语
三维设计软件：Fusion 360

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1.1 - 项目描述

我们的月球营地分为中央生活区和外部种植区、研究区、采矿区、信号传输区等。生活区包括卧室、餐厅、主控室、健身房等基本舱室。所有舱室的墙壁都是由内而外的钛碳纤维水氧化钙（保温材料）复合材料（防辐射材料）钛的图案。最外层还有一个1.6米厚的保护层，由特殊月球土壤材料制成。
我们计划在确保宇航员安全和居住的情况下，进行科学研究、实验和对月球发展的研究。我们将利用月球岩石板吸收热量，并将其储存在集热装置中，通过管道向每个舱室提供热量。此外，我们还有电磁弹射逃生装置和胶囊形状的逃生舱，可以在重大危险情况下及时逃离月球。

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）。

我们的月球营地主要用于科学研究，探索宇宙的奥秘，人类的起源，以及月球上的资源。有哪些资源可以更好、更容易地满足月球上对氧气、水和能源的需求。用于探索月球植物的栽培，如何把它们种好，以及如何使地球上的植物更有生产力。这些科学研究为更多人在月球上生活的计划做出了重大贡献。

2.1 - 你想在哪里建造你的月球营？解释一下你的选择。

我们计划将月球营地建在南极艾特肯盆地的Mare Smythii。Mare Smythii位于月球的背面。其中心位于南纬87.7度和西经126.9度。有11个中等规模的玉海底断裂撞击坑。它们下面可能有一些深的凹陷或裂缝，所以水冰可以稳定地储存在那里。所选区域的FTA、OL和CPX含量较高，可用于生产氧气和提取铁、钛等金属，以满足人类潜在的长期生活需求。从维持科研站运行所需能源的角度来看，该地区拥有最强的月球表面光照强度，是月球上白天获取太阳能的最理想区域之一。

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。

对于基地的建设，我们计划分三步建立我们的月球营地：

第一步：我们计划先在地球上模拟组装过程，然后把生活区模块送到月球上，用机器人来组装基地。使用的材料来自地球，如钛、铝、硅酸等。

第二步：将宇航员和后续舱位送到月球，逐步完善实验区、种植区等。种植区可与陨石坑相结合，有利于提取月球冰。

第三步：我们计划从月球土壤风化层中就地提取材料，并使用大型3D打印设备在必要的模块外构建1.6米厚的辐射防护层。

此外，我们计划从地球带提供能源（太阳能电池板、发电机等），氧气压缩机和空气净化器，支撑结构（包括建筑物、支柱、连接器、支架和膨胀铰链等），供水系统（先进的水净化和回收设备），通信设备（包括通信卫星、通信设备、计算机、网络连接等）生命支持系统（包括生命支持系统、厕所、床、餐饮等），科学研究设备（包括天文设备、实验室设备等）。

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？

我们主要考虑辐射、微型陨石和关于月球上危险的温度问题。

对于辐射问题：我们使用三个模块：基本隔离器、弹性电缆和Whipple屏蔽技术，以及月球土壤的特殊材料来防止辐射对宇航员的危害。然后我们会在墙里面加一层水层，可以有效的吸收和分散辐射。这样可以把辐射的危害降到最低。
对于微型陨石的问题：我们有一个特殊的外层材料保护层，墙壁是用钛建造的，可以承受小陨石和高温波动。此外，我们还使用雷达来探测（微型）陨石，以备提前做出决定。
对于温度问题：我们采用石墨、玻璃纤维、气凝胶等高效保温材料，减少室内外空气的热传递，避免室外温度波动对室内温度的影响。利用风扇、空调等设备保持基础温度的稳定，并利用太阳能电池板等能源系统在内部提供必要的冷热源。

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？

基地建立后，宇航员将使用月球车携带采矿工具和机器人开采附近的月球冰，从而融化、过滤、净化，获得纯净水。我们计划每周做两到三次，有些直接运到生活区，有些储存在储水装置中。此外，尿液的滤液也可以通过化学方法转化为粘合剂，将聚合物链上的酸基转化为酯基，改变其特性。
食物对宇航员来说是必不可少的，早期的宇航员将食用从地球带来的食物。当然，带过来的食物不会持续很久，所以宇航员在基本设施建立后将建立一个种植区，利用水培和气培技术种植一些植物：茄子、土豆、西红柿和其他可以补充不同营养的植物。考虑到长期发展，我们还准备研究如何利用月球土壤来栽培植物。
在我们的电力系统中，太阳能电池板将被用于日常的基本能源生产，我们还将利用月球上大量的氦-3来补充电能。将其转换为直流电，并利用化学能将其储存在电池中。当需要用电时，将化学能转化为直流电，然后将其转化为交流电进行供电。
最初，我们将从月球风化层或岩石中提取一些氧气（这需要根据表面大气的成分混合氧气和氮气，以便人体直接呼吸）。对于氮气，我们会从地球上带来。我们还可以使用熔融电解法来提取空气。我们还准备使用透镜将地面加热到2500度来提取氧气。

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：我们的月球营地将建立一个类似于国际空间站的封闭环境，使宇航员产生的废物能够被回收和再利用。例如，粪便和尿液可以被加工成肥料或水，可用于生命支持系统或作物栽培目的。
Oxidative decomposition（氧化分解）：废物可以通过氧化反应器进行氧化和分解。氧化反应器涉及将有机废物与氧化剂（如过氧化氢）混合，并将它们放在一个容器中，在高温条件下进行反应。通过这种反应，有机物质与氧化剂发生反应，产生更安全的物质，如水和二氧化碳。然后，水和二氧化碳被用于光合作用，产生食物并提供氧气。
压缩存储：固体废物、大块废物等可以被压缩并储存在特殊容器中，等待未来的回收或垃圾清理任务。

3.3 - 你的月球营将如何与地球和其他月球基地保持通信？

我们的月球营地将使用信号塔和雷达与卫星建立通信，卫星可用于接收来自地球的信号，并为传输图像、数据和语音等信息提供返回路径，保持营地与地球的通信。然后与地球和其他月球营地取得联系。此外，还可以用无线电来实现与地球的通信。在完成维护和调试后，无线电需要考虑电磁波传播等因素，以确保高质量的通信。
此外，我们的月球营地有一个电磁弹射装置，利用电磁力弹出胶囊形状的胶囊。在设定速度和规划路线后，可以传送到其他月球营地，建立宇航员之间面对面的交流。

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）。

地质学将是我们的研究重点。

岩石和土壤的收集：为了了解月球的地质历史和特点，可以收集样品进行分析。这些样本可以通过钻探或机器人收集，并对其化学和物理性质进行分析。
地震监测：月球上的地震比地球上的少，但它们提供了关于月球内部结构的有用信息。监测地震的传感器可以部署在月球表面，以记录和分析收集的数据。
重力测量：通过使用重力计测量月球上的重力场，人们可以了解月球的内部结构和组成。这些测量可以从低空轨道器或登陆器进行。
磁场测量：通过测量月球表面的磁场，人们可以获得对月球内部物理过程的了解。这些测量可以通过轨道器或飞机进行。
地表地形测量：为了建立月球表面的地质图，可以使用激光高度计或雷达和其他仪器进行表面地形测量。这些测量可以帮助确定月球上各种地质特征的大小和形状。
热流测量：通过测量月球表面和下方的温度梯度，人们可以了解月球内部的热流和地质历史。这些测量可以用钻探仪器或机器人进行。

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？

宇航员需要接受三种类型的训练：

第一类是专业基础培训：作为一名宇航员，首先要接受专业基础理论知识的培训，如大气、天文学、地球物理学、空间动力学、通信、计算机等。这些培训都与航天、医学、生理学有关。通过提高这些专业的基础知识，可以为今后的工作打下坚实的基础。
第二类是飞行任务训练：宇航员必须有强健的体魄，在此基础上，他们还必须接受严格的体能训练。超重耐力训练：火箭在起飞时通常有极高的加速度，如果不进行训练，宇航员的身体是无法承受的。模拟这种训练可以帮助宇航员保持清醒的头脑，适应并完成飞行任务；失重训练：在轨道飞行过程中，航天器经常处于微重力环境中，在这种环境下，航天员经常出现头晕目眩的现象，影响操作。因此，有必要模拟黄经的失重状态，帮助宇航员消除对失重的恐惧。在失重条件下，航天员需要完成穿脱宇航服、吃饭、走路等练习。宇宙和航天器是特殊的环境因素，宇航员必须通过训练提高自己的承受能力。
第三类是职业技能培训：宇航员需要在月球上停留很长时间，完成一些实验、科学研究、资源勘探等内容。他们还需要掌握完成科学实验的知识和操作各种机器的能力。

这些培训的目的是使宇航员能够在月球上过正常的生活，完成科学研究，探索月球。

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。

登月任务的航天器需要能够容纳和携带足够大的负荷，因为从地球到月球需要携带大量的材料和物资，而航天器需要能够承担这些东西。航天器将在太空中与空间站对接，从空间站补充能量，然后飞往月球。

在月球上，宇航员组装从月球上带来的可拆卸的月球车模块，可以完成资源勘探和收集。(这些可拆卸的月球车和探测机器人都是从地球上配置的模块，在月球上组装的)
在月球上，从地球带来的小型火箭将被组装起来，并由地球成员控制，飞向地球
我们组装了一个探测机器人，可以探测资源和地形，分析场地是否适合建造基地，并向宇航员提供反馈。