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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。

Civilization Footprints

郑州轻工业附属中学河南省郑州市-金水区中国 19 6 / 1 英语
三维设计软件：Fusion 360

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1.1 - 项目描述

我们计划建设一个可以在20年内完成的月球营地。营地可以为登月人员提供饮用水、食品等基本生活条件，并将建立完善的能源和科研体系，为登月人员开展一系列科学研究打下坚实基础。营地主要分为两部分：功能区和居住区。住宅区一期可容纳6人，全部建成后将达到12人的容量。并配备有适当的避难区。功能区包括四个研究区（生物、地质、物理和材料），一个娱乐区，以及位于营地六个角落的生活、冶炼和种植区。我们还有一个配备了工作离子引擎的航天器，用于长距离任务或返回地球。营地的量子通信雷达可以实现超远距离、全天候、无延迟的加密通信，使我们可以很容易地与地球或月球上的其他营地沟通。

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）。

我们建立月球营的主要目的是进行科学研究。正如我们团队的名字一样，月球营是人类文明离开母星，在真正意义上实现在月球上长期停留的壮举。它是人类文明向外扩张的一个标志。月球营地的建立是人类探索和科技创新的重要突破，也是人类勇气、智慧和实践的最高体现。在这里，我们将在微重力环境下进行物理实验、材料开发、生物观测、医学研究，为人类探索地外行星寻求经验，为人类在地质学、天文学、化学等领域的研究提供重要数据。利用月球的无尽空间进行研究、开发和导航，避免对地球造成二次干扰，保护地球生态环境。

2.1 - 你想在哪里建造你的月球营？解释一下你的选择。

我们决定将月球营地建立在月球南极沙克尔顿陨石坑上方的一个小型撞击坑中，因为那里的80-90%年光周期可以让我们将足够的太阳能转化为电能来维持基地的运行；该地点靠近永久阴影区，经过红外光谱分析，陨石坑的阴影区极有可能存在大量的水冰，等待我们未来的研究和使用。丰富的矿产资源为我们建设基地提供了更多的便利；距离基地约120公里的马拉佩特山，其山顶永远可以看到地球，可以用来建设地对地通信中心。在山的远端，不受地球影响，可用于深空天文观测。

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。

我们的月球营地建设将最大限度地利用月球资源，将月球土壤的混凝土固化与3D打印和微重力玻璃制造技术相结合，建设月球基地的主体结构。我们将安排轮廓打印机器人、3D打印机器人、智能水冰采集机器人、基于云反应的液硫制备炉、声压炉，携带少量登陆月球所需的辅助材料。在完成月球营地主体大雪花框架的建设后，航天员将前往月球，安排和检查生命保障系统的状态。如果一切正常，Moon camp的第一阶段就完成了。在第二阶段，将在轮廓打印机器人的帮助下准备营地的蜂窝状钛合金外壳，以及更丰富的能源采集手段，如建造月球土壤热电阵列和同位素电池阵列。

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？

月球上的威胁主要来自于辐射、陨石和极端温度。以往的研究表明，月球土壤具有良好的隔热性能和一定的防辐射功能，因此月球土壤印制的混凝土将发挥最重要的保护作用。此外，基于月球上丰富的氧化硅和氧化钛资源，将进一步构建钛合金外壳和防辐射玻璃夹层。多个实验数据表明，该结构具有良好的物理和化学性能。而我们的月球营地位于月球南极沙克尔顿陨石坑上方的一个小型撞击坑中。这将使营地处于一个被山丘或火山口包围的下沉地带，大大降低了陨石撞击营地的风险。此外，我们的月球营地采用了半内凹式设计，最低层将被建成避难区。同时，采用地月联合预警系统，对可能出现的危险进行全天候的撞击预警，防止大规模灾害对驻月人员造成伤害。

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：
水资源是生存的关键，我们把基地建在水冰区附近，以方便人们使用。收集到的水冰将首先储存在地下冰洞中，然后每周融化，将其输入供水系统，经过过滤后供人们使用。
食物：
在探索的早期阶段，食物应该以地球上的太空食品为基础，但不只是从地球上带来的食物。为了准备在月球上长期停留，我们将主要以繁殖周期短的作物为食。我们在基地的外围区域建立了空气培养室，在培养室中填入人类排出的加压雾化营养液、氧气和二氧化碳，进行无土栽培，培养转基因作物，提供宇航员所需的营养物质。
空气：
空气是人类生存的重要环境因素之一。氧气可以通过电解水来释放，作为一种储备的氧气资源。我们还计划从含氧岩块中提取/提炼氧气。同时，我们将增加一个空气循环系统，以确保宇航员在基地内随时都有新鲜空气。
能源：

放射性同位素电池的特点是结构简单，能够在没有移动部件的情况下运行，可以作为月球营地的备用和紧急电源。

2.太阳能可以用来在未来建立月球基地。没有大气层的影响，月球利用太阳能的效率是地球上的1.5倍。此外，生产太阳能电池板所需的硅材料和电池板支撑材料都可以在月球表面开采，这对于后续月球基地的逐步扩大有很大的好处。
3.月度土壤温差发电量

3.2 - 你的月球营将如何处理宇航员在月球上产生的废物？

月球居民呼出的二氧化碳可以被多样化的固定吸附设备（McCas）捕获，它将固体二氧化碳转化为气体，供植物进行光合作用。生命支持系统将摄取了汗水和尿液的水排入循环水箱，在那里使用类似鱼鳃的过滤器来清除可用的氧气，并创造新的水来吃。生活垃圾存放在营地机房，宇航员产生的一些垃圾可以被重新利用，如可回收材料、金属器具等。这些物品可以进行再加工和再制造，用作空间飞行器部件，减少对地球资源的依赖，并用于营地维护和建设。宇航员产生的其他不能再利用的废物，如一次性手套、塑料袋和纸巾等，应在月球上进行焚烧和高温掩埋，以避免对环境造成破坏。

3.3 - 你的月球营将如何与地球和其他月球基地保持通信？

我们的月球营地采用了量子通信技术，有一个量子通信雷达和两个信号接收和保护装置，利用量子纠缠和量子传输的超距效应和不可破解的特性，实现了两地任意距离的实时加密量子通信。同时，由于量子纠缠的特性，月球正面和背面的基地不再需要中继卫星的信号传输，可以随时通信和接收信号。

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）。

月球表面取样：登月人员将对月球表面进行采样，以研究月球的起源、组成和太阳系的演变。
行星地质学实验：宇航员通过月球车、探测器和其他工具在月球表面进行地质调查，收集和分析岩石、灰尘和其他数据和样品，以了解月壳结构、地貌变化、磁场等。
月球基地建设的技术验证：为了实现在月球上建立基地的设想，计划在月球上建设实验室、发电厂、制氧设施、生命支持和废物处理系统，并进行技术验证和实际应用。
月球环境监测实验：由于月球没有大气层和磁场的保护，这个星球受到空间辐射和小物体的影响。科学家们可以使用各种技术来监测月球的辐射环境，小物体的影响，以及月球表面的温度变化。这些实验可以为未来的载人任务提供重要的环境数据，以确保宇航员的健康和安全。
空间科学实验：可以在月球上进行空间科学实验，如观察宇宙背景辐射、太阳辐射、星际尘埃、银河系的结构等。
空间医学实验：在月球上进行空间医学实验可以帮助科学家了解人类在极端环境中的生理和心理反应，这对长期宇航员的健康和安全有重要意义。这些实验可以包括测试新太空服的效果，生命支持系统的性能以及人类食物、水和氧气的生产和消耗率。

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？

物理学、工程学和航空学的基本知识：宇航员需要了解航天器的物理和机械特性，如运动学、动力学和热力学，以及各种工程系统的概念，包括推进系统、生命支持系统、通信系统和数据处理系统。
了解空间环境：宇航员需要了解空间环境的特点，如真空、辐射、微重力、宇宙尘埃等。他们还需要了解月球环境，包括表面特征、岩石成分、空气质量、太阳辐射等。
特殊技能和技术能力：宇航员需要接受相关技能和技术能力的培训，如太空行走、航天器操作、控制系统、医疗急救和维修。
团队合作和沟通技巧：月球任务要求宇航员在一个相对封闭的环境中工作，因此他们需要学习有效的团队合作和沟通技巧，以及解决问题的能力。
准备好身体和精神状态：宇航员需要有良好的身体和精神状态，以适应长期飞行和高压力的环境条件。他们需要进行模拟训练和生存技能训练以保持身体健康和情绪稳定。
飞行模拟：训练中的宇航员需要在模拟器中进行模拟，并着重训练飞行模拟技能，以确保他们能够应对出现的紧急情况。
学术课程：除了执行任务的实用技能外，宇航员还通过各种方式学习理论知识，包括人体生理学、系统工程设计等学术科目，对研究和解决任务中的问题有一个概念性的认识。