月亮营地
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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。

Under the Lunar Soil

郑州轻工业附属中学  河南省郑州市-金水区    中国 19   5 / 2 英语
三维设计软件：Fusion 360


3D项目的外部浏览器


1.1 - 项目描述

科学月球基地项目的重点是利用月球熔岩管作为未来月球任务的居住结构。该项目涉及在月球上建立一个模块化基地，可以根据任务的需要进行组装和拆卸。月球基地项目的重点是利用月球熔岩管作为未来月球任务的居住结构。

该项目的主要目标是探索利用月球的自然环境来创造一个安全和适合居住的环境的可行性。月球的熔岩管是理想的栖息地，因为它们可以提供天然的保护，防止辐射、微流星和极端温度波动。我们将使用先进的机器人技术和3D打印技术来建造一个模块化的基地，该基地将由热电供电，并有一个紧急备用电源系统。该基地还将作为一个测试新技术的平台，这些技术最终将用于人类对火星及其他地区的探险。总的来说，该项目旨在建立一个可持续的、技术先进的月球基地，以促进对月球的长期研究和探索，同时减轻与长期太空任务有关的风险。

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）。

在月球的熔岩管中建立研究型月球基地的主要目的是为了进行各种科学实验和观察。熔岩管内的条件为研究月球地质学、深入了解月球的早期历史以及探索提取水和其他重要资源的潜力提供了独特的机会。熔岩管的受控环境也可用于栽培植物，测试和开发新技术和科学仪器。通过建立一个以研究为基础的月球基地，科学家们可以扩大我们对月球的了解，增强我们对太阳系的认识，并为将来进一步探索和可能在其他行星或卫星上定居奠定基础。

2.1 - 你想在哪里建造你的月球营？解释一下你的选择。

首先，在地下可以使基地免受恶劣月球环境的影响，包括太阳辐射和极端温度波动。这将减少对重型屏蔽设备的需求，使建造过程更容易和更便宜。

其次，熔岩管提供了一个容易获得的资源来源，如水，它可以从冰岩中提取。由于水是人类居住和生产火箭燃料所必需的，拥有一个附近的水源将大大降低补给任务的成本。

此外，熔岩管提供的自然保护可以被用来在受控环境中栽培植物，提供可持续的新鲜食物来源。

最后，菲洛拉斯火山口的位置在战略上是有利的，它位于月球的北极附近。这个位置提供了几乎恒定的阳光，可以利用太阳能发电，有可能使基地的能源自给自足。

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。

整个ULS基地采用仿生蚁巢结构，按照月球熔岩管道的趋势建造，使建筑结构密度最高，所需材料最简单，使用空间最大，结构稳定牢固。有利于基地的建设和后期的扩建。

第一阶段：派出探洞机器人根据地形探测数据完成基地的整体设计，运送必要的物资和巨型3D打印机器人，登陆时利用惯性在月球表面插入热电动力柱，利用燃料电池和热电发电进行早期建设；利用激光气球技术合理改造熔岩管道，然后借助月球土壤打印基地的整体结构。地表建筑采用3D打印机器人打印的反向透析膜，根据可编程的塑料材料和折纸结构进行自我贴合，吸收太阳风进行早期建设。

第二阶段：将各种设备运送到月球，完成B1基本生活区的建设，使少量宇航员能够进入并协助未来的基地实验和B2（月球研究区）及B3（生活娱乐区）的底层。

第三阶段：四或五名宇航员将登上月球基地，一旦基地稳定下来，生活区可以继续向下，并进一步扩大，以容纳更多的宇航员和研究人员。

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？

ULS独特的建筑位置解决了宇航员在月球上生存的大部分问题。ULS的独特入口是一个双层结构，采用Whipple Shield的设计理念，有效地抵御陨石的撞击。地下结构的设计可以抵御月球的恶劣环境，包括太阳辐射、极端温度波动和微陨石撞击。(根据NASA的研究，在月球表面6米以下有可能保持17至19摄氏度的恒温)。

在紧急情况下，该基地将有一个中央枢纽作为安全区。该中心将配备气闸和紧急用品，如额外的氧气、水和食物。此外，月球基地将配备备用电源系统和通信设备，以确保宇航员在紧急情况下能与地球联系。

此外，基地还将有医疗设施，为宇航员提供医疗服务。该设施将配备先进的医疗设备和训练有素的医务人员，以处理任何伤害或疾病。

简而言之，月球科学基地的设计将为宇航员提供足够的保护和庇护。模块化的结构和辐射屏蔽将有助于保护宇航员免受恶劣的月球环境的影响，而先进的生命支持系统和应急物资将确保他们在紧急情况下的生存。

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？

为了向宇航员提供可持续的基本需求，月球营实现了一些关键功能，以满足他们的生存需求：

水：为了保证水资源的正常供应，我们采用两条供水线。一方面，我们通过熔岩管和北极附近的永久阴影区的冰来获取水；另一方面，地上建筑表面的反向透析膜可以通过捕捉太阳风中的氢离子来生产水和氧气，而水循环系统则用来收集宇航员的尿液和汗水进行循环利用。

食物：在登月前，宇航员将吃他们从地球带来的太空食物（主要是蛋白质）；水培养实验室完成后，宇航员将种植各种可食用植物。我们还将3D打印食物，用大豆纤维制作素食肉；

空气/氧气：我们主要通过三种方式生产氧气。在加热和熔化月球土壤或岩石后，我们进行电解。氧气会以气泡的形式从熔体中释放出来。当加热到1600-2500℃时，含氧岩石可以分解并产生纯氧。水培室中的植物也吸收宇航员释放的二氧化碳，以获得持续的氧气供应；此外，通过水解可以获得更多的氧气。

电力需求：我们采用温差发电系统。通过温差发电柱，我们采用具有高传热性的自循环热虹吸管来加热月球土壤。利用重力作为驱动力，使液体回流。但在早期阶段，燃料电池也作为备用能源，为基地提供热量和电力。

3.2 - 你的月球营将如何处理宇航员在月球上产生的废物？

以下是我们将处理我们的宇航员在月球上产生的不同类型的垃圾的五种方法：

循环利用：有些废物可以被回收，水，是生存的必要条件。水可以通过回收宇航员的汗水、尿液和呼吸的水蒸气来进行回收。

压缩和储存：废物可以被压缩和储存，以减少占用空间。固体废物可以通过压缩机压缩成小块，并储存在垃圾箱或类似容器中。

焚烧：一些有机废物可以通过燃烧来处理。这将废物转化为灰烬和二氧化碳，需要合适的氧气和温度条件来实现。

再利用：废物可以再利用，厨房废物可以被堆肥，并作为土壤重新使用，用于在现场种植蔬菜。

这些处理方法结合起来，可以帮助保持月球基地的清洁和可持续性，同时确保生存所需的资源得到充分利用。

3.3 - 你的月球营将如何与地球和其他月球基地保持通信？

月球基地将需要高效和可靠的通信系统，以保持与地球和其他月球基地的联系。主要的通信方法将是通过高频无线电传输。月球基地还将有一系列的轨道通信卫星，作为基地和地球之间的中继站。

此外，月球基地将有天线和通信天线，以便与地球进行直接和不间断的通信，还有冗余的通信系统，以确保通信保持不间断，即使在系统故障的情况下。

月球基地还将有一个综合网络通信系统，使基地各部分之间以及与其他月球基地的通信成为可能。这个系统将包括用于数据传输的光纤电缆和Wi-Fi网络，使不同的月球基地之间能够有效地沟通和分享信息。

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）。

在位于月球熔岩管内的研究型月球基地，有几个科学主题将成为研究的重点。一些主要的研究领域将是月球地质学，月球资源的利用，以及来自月球的天文观测。

月球基地将进行月球地质学的实验，包括研究月球表面的矿物成分，分析月震的行为，并研究月球上水等挥发性物质的分布和运动。这些研究将为月球的形成和演变提供有价值的见解，并有助于推进我们对宇宙的理解。

另一个重点领域是月球资源的利用，如从月球土壤中提取水，以及使用月球雷石作为建筑材料。这些资源将是人类在月球上可持续定居的必要条件，月球基地将探索有效利用这些资源的方法。

此外，月球基地将从月球上从事天文观测，利用其独特的位置来观察从地球上看不到的天体。月球基地也将是监测地球环境和自然灾害的理想地点，如监测空间天气事件和探测流星体撞击。

总的来说，月球基地将专注于科学研究，以促进我们对月球、宇宙以及人类在月球上可持续定居的潜力的了解。通过对月球地质的研究，月球资源的利用，以及从月球进行的天文观测，月球基地将为各个科学领域的进步做出贡献，并为未来的太空探索提供重要的知识。

 

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？

为了让宇航员做好登月的准备，一个强有力的培训计划可能包括以下内容：

 

身体和生理训练：宇航员需要进行重力训练、耐力训练、心血管健康训练和肌肉强化训练，以适应长时间的太空旅行和月球表面的任务。

 

空间适应性训练：与空间环境有关的训练，包括失重环境下的操作技能、空间定向和空间定位技能、空间心理学和应对空间环境的能力等。

 

航天器和设备操作培训：操作和维护太空舱、采冰机、月球车和其他设备。

 

地质学和月球科学培训：学习月球的地质结构、地形和地貌，以便进行科学研究和样品采集。

 

应急培训：基本医疗知识和应急培训，以处理可能发生的事故。

 

任务模拟训练：宇航员需要接受在真实环境中模拟任务的训练，包括在月球表面的任务、太空舱内的操作、应急反应等。

 

沟通培训：学习沟通的语言、协议和程序，知道如何与任务控制中心有效沟通，并与其他相关人员密切合作

 

心理训练：航天员的心理训练为了适应航天员这一职业的高风险性和太空环境的特殊性，必须对航天员进行严格的心理训练，使他们在理性思维能力、敢于性、心理相容性和临危不乱等方面具有优秀的心理素质，具有处理突发危机的能力。

 

简而言之，宇航员需要接受全面培训，以确保他们能够胜任登陆月球的任务。

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。

能够在地球和月球之间运送人员和设备的航天器，以及载人火箭，都是未来登月任务所需要的。而为了运输货物，我们更愿意使用大型运载火箭，如SLS或土星五号。

除了这些航天器之外，月球基地还需要各种交通工具在月球表面行驶。我们设计的月球房车，独特的底盘设计可以更好地适应月球表面，宽敞的货箱也为长距离、长时间的外出提供了可能。模块化设计也使其能够完成特定仪器的装载，完成各种特殊任务。

月球采冰机是由我们设计的，用于收集和运输货物。智能可拆卸货箱和人工智能的应用使采冰机能够独立完成采冰任务。

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