面向太空任务的模块化水循环与农业站设计

　　该设计针对地外天体驻留任务的生命保障需求，构建了一套集成废水处理与作物栽培功能的模块化驻留单元，核心解决长期太空任务中水资源闭环利用与新鲜食物供给的核心痛点，适配无大气、低重力、高辐射的天体表面作业场景，可作为前哨站的核心生命保障模块独立部署，也可通过标准接口与居住舱、能源舱、作业舱拼接扩展，形成规模化驻留基地。整套系统以50厘米边长的ARMADAS标准体素作为基础构建单元，单个体素单元采用碳纤维复合材料一体成型，管壁结构兼顾结构承载与流体输送功能，无需额外布设输水管道即可实现模块间的流体连通，大幅减少管路接头带来的泄漏风险与结构重量。

　　单个基础居住功能模块由12米规格的体素阵列拼接而成，模块面板采用快装接口设计，可根据任务需求快速配置透明采光面板、辐射屏蔽面板、设备安装面板，无需整体拆解结构即可完成功能迭代或损坏部件更换，适配地外环境下维修资源有限的作业条件。生物过滤单元作为系统核心功能段，内部填充多孔膨胀粘土卵石作为滤料基质，同时作为作物栽培基质，废水通过基质层渗流过程中，依托基质表面附着的微生物菌群完成有机质分解、污染物降解，处理后的洁净水一部分汇入储水单元供生活、作业使用，一部分通过穿孔种植系统供给作物生长需求，实现水资源的闭环循环利用，大幅降低地外任务的地面补给压力。

　　模块结构支持水平方向拼接扩展与垂直方向堆叠搭建，可根据驻留人员规模、任务周期长短灵活调整系统处理能力与种植面积，无需重新设计整体结构，仅通过增减标准体素单元即可完成规模调整。结构设计阶段同步考虑充气式舱体的适配性，预留了充气舱体的连接密封接口，可搭配充气式外舱快速扩展密闭活动空间，降低舱段运输过程中的体积占用。整套模块的外表面预留了太阳能板安装点位，可直接铺设薄膜太阳能电池板为水循环动力系统、环境调控系统提供电力供给，减少对基地主能源系统的依赖。

　　种植系统采用穿孔面板固定作物根系，适配低重力环境下的水分、养分输送逻辑，避免液体无规则飘散影响舱内环境，可种植叶菜类等生长周期短的作物，在补充新鲜食物供给的同时，通过植物光合作用辅助调节舱内氧气与二氧化碳浓度，协同物化生命保障系统提升舱内环境稳定性。过滤单元的滤料采用原位资源利用设计，可利用地外天体表面的风化岩经烧结处理后替代地球携带的膨胀粘土基质，进一步降低任务发射重量。模块的连接接口采用通用标准化设计，可与现有太空舱段的标准对接机构匹配，无需额外设计转接结构即可完成与现有驻留系统的集成。