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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。

CCDL

郑州轻工业大学附属中学河南省郑州市-金水区中国 18 4 / 1 英语
三维设计软件：Fusion 360

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1.1 - 项目描述

我们的月球营侧重于科学研究，如通过真空手套箱、拉曼光谱仪和扫描电子显微镜收集和分析月球土壤矿物和太空气体。月球上产生的垃圾由一个旋转蒸馏装置收集。垃圾在旋转蒸馏装置中被加热和分解并蒸发成气体。气体在冷凝器中被冷却成液体。熔氧装置产生的氧气将为未来可持续的人类基地奠定基础。

此外，我们还配备了地月信息传输卫星系统，利用月球的雷达进行信息传输，确保航天员与地球之间的高效沟通。通过使用3D打印技术建造月球车和采冰水车，解决了材料运输和水生产的重要问题。

我们尽力保护航天员的安全，维护他们的基本生活保障，以保证他们的身心健康。

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）。

我国月球营的主要目的是在月球上进行科学实验，取得研究成果，以利于资源的采集和能源的可持续利用，最终实现人类在月球上的长期居住和发展。作为离地球最近的天体之一，月球表面具有丰富的矿产资源、水含量、稳定的地质环境等特点，具有很高的科研价值和产业发展潜力。我们将主要从月壤、空间气体和光分析等方面研究月球资源，积累相关的科研经验，为今后人类探索月球奠定基础。

2.1 - 你想在哪里建造你的月球营？解释一下你的选择。

我们选择在月球南极的沙克尔顿环形山建立月球营地。根据数据调查，首先，这里有一些环形山，阴影区有丰富的水冰，可以通过热融技术与冰矿车获得。其次，这里的一些区域经常暴露在阳光下，因此有可能完全用太阳能为极地地区供电。此外，月球基地需要储存大量的能量，而氢燃料电池是实现这一目标的理想选择，它利用月球两极的水和剩余的太阳能。最后，我们计划在附近的马拉布特山建立一个地月通信的中继站，实现地月信息的无障碍传输。

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。

在基地的主体结构方面，我们采用胴体衍生结构作为月球基地的基本结构，这种结构稳定性高，比较牢固，能有效地抵御陨石撞击和宇宙射线辐射。

我们从地球上带来了基本材料和设备，为基地的建设做准备。此外，我们使用月球玄武岩作为基地建设的原材料，并使用3D打印技术进行基地建设。此外，由月球玄武岩制成的混凝土的极限抗压强度和抗拉强度是现有混凝土的10倍左右。

月球土壤可以通过微波加热烧结形成陶瓷材料，由于它富含硅酸盐，在真空环境下也可以制成特别纯净的玻璃材料。

在基地内的科研设备、家具和航天员的宇航服中采用以电幕技术为代表的月球尘埃主动清除技术，可以有效防止月球尘埃吸附在仪器表面因静电作用而造成的静电破坏，从而保护航天员的安全。

最外层是以气凝胶、先进的热防护材料和月球土壤为原料的复合材料，采用高原子序数的材料和低原子序数的材料相结合的技术，防止有害的宇宙辐射，避免白天温度过高和夜间温度过低。

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？

月球上最大的危险是陨石撞击、宇宙射线的辐射、极端温差和月球尘埃侵袭。

陨石撞击：基地的位置大大降低了陨石撞击的概率。压缩材料可以有效地保护基地。基地的雷达也会实时监测基地的情况，以便及时做出保护。

宇宙射线的辐射，极端的温差：在最外层使用气凝胶、先进的热保护材料和月球土壤制成的复合材料，以防止辐射并保持基地内的温度恒定。

月球灰尘侵袭：利用以电幕技术为代表的主动除尘技术，准备自洁材料进行清洁。

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：一方面，南极洲有大量的水冰，可以用采冰车开采，用热能融化。另一方面，水可以通过在高温炉中把月球上丰富的氧化铁化合物中的氧气与月球大气中的氢气以及由探测器和太阳帆收集的太阳风结合起来生产。
食物：在建设初期，宇航员将食用从地球上带来的高营养价值的食物。当种植区建成后，可以种植不同种类的植物，如富含维生素C的胡萝卜和富含钙和蛋白质的大豆。同时，实验室还可以通过回收设备回收二氧化碳来制造淀粉。
空气：我们将利用高温熔化法制取氧气和植物光合作用制取氧气，通过将月球上丰富的氧化铁化合物放入高温熔化炉中燃烧和植物光合作用可以得到大量的氧气，最后通过相关化学反应可以得到空气中的各种原料，进而得到空气。
动力：太阳能电池板将太阳能转化为电能，为月球基地提供足够的电力。并且可以储存在电池中，以便在夜间使用。其次，我们将使用氢氧燃料电池作为第二种选择，为基地提供电力和热量。

3.2 - 你的月球营将如何处理宇航员在月球上产生的废物？

固体废物包括宇航员的排泄物、植物的不可食用部分、厨房垃圾等。有机固体废物通过高温好氧发酵进行处理，处理后的产品可以作为有机肥料应用。发酵过程中产生的二氧化碳也可以进入植物槽，作为植物光合作用的原料。无机固体废弃物在旋转蒸馏装置中受热分解，蒸发成气体，气体在冷凝器中冷却成液体，液体可以分解成可以再利用的物质。

液体废物可以在反应器中使用大型镜子将阳光折射到反应器上，并用月球土壤将其加热到900度以上，以分离液体废物中的各种成分。分离后产生的气体可用于植物培养。

3.3 - 你的月球营将如何与地球和其他月球基地保持通信？

利用卫星通信技术，通过地月通信卫星和地面通信站，将采集到的数据和信息以语音、视频、静态传输的方式传输到地球或其他月球基地，保证月球与地球的实时通信。实现数据信息共享、物资调配等，开展基地间工作交流。

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）。

地质学将是我们月球营的重点。

预计将在月球上进行以下实验：

月球矿物分析实验：通过月球车运输和收集矿物，利用拉曼光谱仪研究分析月球表面的矿物成分，从而充分了解月球上的矿物资源，以便制定未来的利用计划。
月球地貌实验：用扫描电子显微镜用细焦高能电子束轰击样品表面，通过电子与样品的相互作用产生的二次电子，反闪出电子信息，从而观察月球土壤中矿物的形态。获得的矿物形态分布可以为今后在月球上开采矿产资源做出规划。并通过摄像、激光雷达等技术对月球地貌表面进行测量和研究，了解月球的地貌演变和结构特征
月尘实验：人工收集月球表面的尘埃样本，并使用真空手套箱对其进行分析，以防止月球尘埃对宇航员造成伤害。月球表面尘埃的组成和来源，以及太阳系的起源和演变。

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？

身体和生理训练：宇航员要经过一系列的身体和生理训练，包括空间适应（在密闭的模拟空间中的生存训练），重力适应（长时间的瘦身和旋转训练），以及心血管和肌肉训练（有氧和无氧运动，以提高耐力和心肺功能）。等等，以适应长期在太空环境中生活和工作。
技术和工程培训：航天员需要掌握各种航天技术和工程知识，包括航天器操作、飞行控制、航天医学、航天环境保护等知识。
遥控和通信训练：宇航员需要学习和练习各种远程控制和通信设备的使用和维护，以及各种通信协议和流程，以便与地面控制保持联系。
模拟训练：航天员需要进行一系列模拟训练，主要包括发射、轨道飞行、空间飞行器对接、空间维修、太空行走等空间任务模拟训练和失重、火灾、漏氧等应急模拟训练，以保证其在外太空环境中安全、有效地运行。
食物和水的管理：宇航员需要了解如何管理和处理食物和水的供应，以确保在太空环境中获得足够的营养和水分。
团队合作和心理健康培训：航天员需要有良好的团队精神和心理健康意识，以保持太空环境中的稳定和协作。可以开展团队训练和心理咨询，提高航天员的心理素质。