NASA valmistautuu ahkerasti astronautien laskeutumiseen Kuun ympärille Etelänapa-Aitkenin allas vuoteen 2024 mennessä, mikä on ensimmäinen kerta, kun astronautit ovat kävelleet kuun maaperällä Apollo-ajan jälkeen. Vuoteen 2028 mennessä he suunnittelevat perustavansa Kuun portti ja Kuun perusleiri , joka helpottaa pitkän aikavälin kuun tutkimusta ja myös Marsiin suuntautuvia tehtäviä. Luonnollisesti monet asiat on selvitettävä etukäteen, kuten astronautien tarpeista huolehtiminen.
Tämä sisältää suojaa elementeiltä, ruoasta ja vedestä, mutta myös sähköstä. Vastatakseen tähän kysyntään, NASA Centennial Challenges -ohjelma on jälleen käynnistänyt kannustinhaasteen HeroX:n kautta inspiroidakseen ratkaisuja. Sitä kutsutaan nimellä Watts on the Moon Challenge , ja vastineeksi jopa 5 miljoonan dollarin palkintopussista NASA etsii ratkaisuja luotettavan energian saamiseen kuulennoille.
Tämän aikaisintaan syyskuun 2020 lopussa käynnistyvän kilpailun tavoitteena on mahdollistaa uusia ratkaisuja sähkönjakoon, hallintaan ja varastointiin kuun pinnalla. Samaan aikaan NASA toivoo, että kannustavat ratkaisut kestävän energian tuottamiseen Kuussa johtavat myös luotettavampien ja ympäristöystävällisempien teknologioiden kehittämiseen täällä maan päällä.
Kuun korkeustiedot osoittavat etelänavan ja Aitkenin altaan. Kiitos: NASA/GSFC/Arizonan yliopisto
Haasteessa odotetaan olevan kaksi vaihetta, jotka yhdessä kestävät enintään kolme vuotta. Vaiheessa I, joka kestää noin 8 kuukautta (mukaan lukien arvostelut), ryhmien on lähetettävä konseptisuunnitelma, joka voi suorittaa tehtäväskenaarioita simuloidussa kuuympäristössä. NASA valitsee laitoksen, johon ympäristö rakennetaan ja joka voi sisältää omat tai hallinnon ulkopuoliset tilat.
Tässä simuloidussa kuuympäristössä ryhmille esitetään kolme tehtävää, joista he voivat vapaasti valita yhden tai useamman. Jokainen aktiviteetti esittelee erilaisen yhdistelmän vaatimuksia, energialähteiden ja toimintapaikkojen välisiä etäisyyksiä, rajoituksia ja haasteita, jotka tiimien on otettava huomioon. Kuten NASA kuvaa niitä kilpailuohjeissa:
'Vesi ja happi ovat perustavanlaatuisia kuun pinnan tutkimiselle ja tulevalle elinympäristölle. Erityisesti vettä, jäätä ja happea sisältävien mineraalien kerääminen ja prosessointi ponneaineen ja muiden tehtävien kulutushyödykkeiden valmistamiseksi on toivottava Artemis-ohjelman varhainen tavoite. Mission Scenario kuvaa joukon toimintoja, jotka liittyvät veden keräämiseen, käsittelyyn ja puhdistamiseen jäätä sisältävästä kuun maaperästä (regolith) sekä hapen tuotantoon.
Tehtäväskenaario ja kolme siihen liittyvää toimintaa perustuvat sellaisiin operaatioihin ja ympäristöominaisuuksiin, joita Kuussa odotetaan. Kaikki toiminnot suunnitellaan simuloimaan olosuhteita pysyvästi varjossa olevan kuun kraatterin reunalla napa-alueella, jossa lämpötila on jatkuvasti -269°C (-452 °F).
Esimerkki NASAn VIPER-kuumönkijästä. Se tutkii Kuun etelänapaa ja kartoittaa vesivaroja. Kiitokset: NASA Ames/Daniel Rutter
Lisäksi ehdotettujen ideoiden on kyettävä taistelemaan napa-alueiden pitkiä valaistus- ja pimeysjaksoja (eli vuorokausisykliä), jotka kestävät 706 tuntia – 29 päivää, 12 tuntia, 44 minuuttia ja 3 sekuntia. olla tarkka. Kolme toimintaan kuuluvat:
Regolithin kerääminen:Tätä toimintaa varten ryhmien on kyettävä toimittamaan virtaa kraatterin sisällä toimivalle mobiilialustalle. Tämän alustan on kerättävä jäätä sisältävä kuun regoliitti 100 tunnin ajan ja toimitettava se sitten 5 km:n (3 mailin) päässä sijaitsevaan vedenottolaitokseen käsittelyä varten. Tehtävän skenaarion kokonaiskesto ei saa ylittää 200 tuntia, ja alustan on kyettävä nousemaan ja laskeutumaan kraatteriin (tarvittaessa).
Veden tuotanto:Täällä joukkueiden on toimitettava virtaa vedentuotantolaitokselle, joka sijaitsee 1000 metrin (1094 jaardin) päässä kraatterin reunalla olevasta virtalähteestä. Regoliitti, joka on massaosuudeltaan 20 % jäätä ja 80 % kuivaa regoliittia, kuumennetaan 200 ºC:seen (392 °F) veden poistamiseksi kokonaan. 100 käyttötunnin aikana laitos tuottaa 20 kg (44 paunaa) vettä ja kolme toimitusta yhteensä 300 tunnin aikana.
Hapen tuotanto:Joukkueiden on järjestettävä lämpöenergiavarasto kraatterin ulkopuolella sijaitsevalle hapen tuotantolaitokselle, joka sijaitsee 100 metrin (330 ft) päässä virtalähteestä. Laitos lämmittää kuivan regolitin, jossa on 14 massaprosenttia happea, 1 800 ºC:n (3 272 °F) lämpötilaan happikaasun poistamiseksi. Kasvin on tuotettava happea keskimäärin 1 kg (2,2 naulaa) tunnissa koko 709 tunnin vuorokausisyklin aikana.
Kuva Artemis-astronauteista kuussa. Kiitos: NASA
Vaiheen I palkintolaukkujen yhteissumma on 500 000 dollaria. Jopa kolme 1. sijan voittajaa palkitaan 100 000 dollarilla jokaisesta tehtäväaktiviteetista, ja enintään neljä toiseksi sijoittuvaa joukkuetta saa kukin enintään 50 000 dollaria. Jos vaiheen I ehdotukset osoittautuvat elinkelpoisiksi ja erityisen lupaaviksi, järjestetään toinen vaihe, joka vie asiat seuraavalle tasolle ja kestää jopa kaksi ja puoli vuotta ja palkintopotti on 4,5 miljoonaa dollaria!
Kuten kaikki NASA Centennial Challenges -ohjelman tähän mennessä käynnistämät haasteet (joista monia on isännöinyt HeroX), Watts on the Moon Challenge on sopusoinnussa NASAn avaruusteknologian tehtävän pääosaston (josta se on on osa). Kuten aina, tavoitteena on edistää innovaatioita ja uusien teknologioiden luomista, jotka tukevat ja helpottavat NASAn tulevia tehtäviä.
Erittäin tärkeä kestävyyskysymys, joka kertoo suuren osan NASAn tulevaisuuden avaruustutkimuksen suunnitelmista, on myös tärkeä osa tätä haastetta. Kun tehtävät vievät astronautit kauemmaksi Maasta ja pidemmäksi ajaksi, kestäviä teknologioita hyödyntävät sähköjärjestelmät tulevat yhä tärkeämmiksi.
Niiden ei tarvitse ainoastaan luottaa paikallisiin resursseihin, vaan niiden on myös kyettävä toimimaan pitkiä aikoja ilman lisätoimituksia ja (aina kun mahdollista) tuottaa jätteetön. Ja tietysti tämän tyyppisellä tekniikalla olisi loputtomasti sovelluksia täällä maan päällä, missä sähkön kysyntä kasvaa samanaikaisesti fossiilisten polttoaineiden vähenemisen ja kasvavan ilmastokriisin kanssa.
Olipa kyseessä kotona tai syvällä avaruudessa, kyky pitää valot päällä rikkomatta pankkia ja pilaamatta paikallista ympäristöä on välttämätöntä!
Lisälukemista: HeroX