NASA je zaposlena s pripravami na pristanek astronavtov okoli Lune Južni pol - kotlina Aitken do leta 2024, kar bo prvič, da bodo astronavti hodili po luninih tleh od Apolloove dobe. Do leta 2028 nameravajo ustanoviti Lunarna vrata in Lunarni bazni tabor , ki bo olajšal dolgoročno raziskovanje Lune in tudi misije na Mars. Seveda je treba veliko stvari ugotoviti vnaprej, kot je skrb za potrebe astronavtov.
To vključuje zavetje pred elementi, hrano in vodo, pa tudi elektriko. Da bi zadovoljili to povpraševanje, Program NASA Centennial Challenges je ponovno sprožil spodbujevalni izziv prek HeroX, da bi navdihnil rešitve. Imenuje se Watts on the Moon Challenge , v zameno za nagrado v višini do 5 milijonov dolarjev pa NASA išče rešitve, kako zagotoviti zanesljivo oskrbo z energijo za lunarne misije.
Cilj tega tekmovanja, ki se bo predvidoma začelo predvidoma konec septembra 2020, je omogočiti nove rešitve za distribucijo, upravljanje in shranjevanje električne energije na lunini površini. Hkrati NASA upa, da bodo spodbudne rešitve za zagotavljanje trajnostne energije na Luni vodile tudi k razvoju zanesljivejših in okolju prijaznejših tehnologij za uporabo tukaj na Zemlji.
Podatki o nadmorski višini Lune, ki prikazujejo kotlino južnega tečaja Aitken. Zasluge: NASA/GSFC/Univerza v Arizoni
Izziv naj bi imel dve fazi, ki skupaj ne bosta trajala več kot tri leta. V prvi fazi, ki bo trajala približno 8 mesecev (vključno s ocenjevanjem), bodo morale ekipe predložiti idejno zasnovo, ki lahko izvaja scenarije misije v simuliranem luninem okolju. NASA bo izbrala objekt, v katerem bo zgrajeno okolje, ki bi lahko vključeval lastne objekte ali objekte izven uprave.
V tej simulirani lunini postavitvi bodo ekipam predstavljene tri misijske dejavnosti, med katerimi bodo lahko izbrale eno ali več. Vsaka aktivnost predstavlja drugačno kombinacijo zahtev, razdalje med viri energije in kraji delovanja, omejitvami in izzivi, ki jih morajo ekipe upoštevati. Kot jih opisuje NASA v smernicah za tekmovanje:
»Voda in kisik sta bistvena za raziskovanje in prihodnji habitat na lunini površini. Natančneje, zbiranje in predelava vodnega ledu in mineralov, ki vsebujejo kisik za proizvodnjo pogonskega goriva in drugega potrošnega materiala za misije, je zaželen cilj zgodnje zmogljivosti programa Artemis. Scenarij misije opisuje niz dejavnosti, povezanih s pridobivanjem, predelavo in čiščenjem vode iz z ledom obremenjene lunine prsti (regolit), kot tudi proizvodnjo kisika.
Scenarij misije in tri povezane dejavnosti temeljijo na vrstah operacij misij in okoljskih značilnostih, ki so predvidene na Luni. Vse dejavnosti bodo zasnovane tako, da simulirajo razmere znotraj roba trajno zasenčenega luninega kraterja v polarnem območju, kjer so temperature stalno -269°C (-452 °F).
Ilustracija Nasinega lunarnega roverja VIPER. Raziskoval bo Lunin južni pol in preslikal vodne vire. Zasluge: NASA Ames/Daniel Rutter
Poleg tega se morajo predlagane ideje spopasti z dolgimi obdobji osvetlitve in teme na polarnih območjih (tudi dnevni cikel), ki traja 706 ur – 29 dni, 12 ur, 44 minut in 3 sekunde. bodite natančni. Tri dejavnosti vključujejo:
Zbiranje regolita:Za to dejavnost morajo biti ekipe sposobne zagotoviti moč mobilni platformi, ki deluje znotraj kraterja. Ta platforma bo morala 100 ur zbirati lunin regolit, ki nosi led, in ga nato dostaviti v obrat za pridobivanje vode, ki se nahaja 5 km (3 mi) stran, za predelavo. Skupni čas scenarija misije ne sme presegati 200 ur, platforma pa mora imeti možnost dviga in spuščanja v krater (če je potrebno).
Proizvodnja vode:Tukaj morajo ekipe dostaviti energijo v obrat za proizvodnjo vode, ki se nahaja 1000 metrov (1094 jardov) od vira energije na robu kraterja. Regolit, ki bo po masnem deležu sestavljen iz 20 % ledu in 80 % suhega regolita, se segreje na 200 ºC (392 °F), da se voda v celoti izloči. V 100 urah delovanja bo tovarna proizvedla 20 kg (44 lbs) vode, pri čemer bodo tri dobave potekale v skupno 300 urah.
Proizvodnja kisika:Ekipe morajo zagotoviti shranjevanje toplotne energije za obrat za proizvodnjo kisika zunaj kraterja, ki se nahaja 100 m (330 ft) od vira energije. Obrat segreje suhi regolit, ki je 14 masnih % kisika, na temperaturo 1800 ºC (3272 °F), da ekstrahira plin kisik. Obrat mora proizvajati kisik s povprečno hitrostjo 1 kg (2,2 lbs) na uro v celotnem 709-urnem dnevnem ciklu.
Ilustracija astronavtov Artemide na Luni. Zasluge: NASA
Nagradne denarnice za fazo I bodo skupaj znašale do 500.000 $. Do trije zmagovalci na 1. mestu bodo prejeli 100.000 $ za vsako misijo, medtem ko bodo do štiri drugouvrščene ekipe prejele do $50.000 vsaka. Če se bodo prijave za fazo I izkazale za izvedljive in še posebej obetavne, bo potekala druga faza, ki bo stvari popeljala na naslednjo raven, ki bo trajala do dve leti in pol z nagradno denarnico 4,5 milijona dolarjev!
Kot pri vseh izzivih, ki jih je do danes sprožil NASA Centennial Challenges Program (mnoge jih je gostil HeroX), je izziv Watts on the Moon v skladu s poslanstvom Direktorata za misije NASA za vesoljsko tehnologijo (katerega je je del). Kot vedno je cilj spodbujati inovacije in ustvarjanje novih tehnologij, ki bodo podpirale in olajšale prihodnje misije NASA.
Zelo pomembno vprašanje trajnosti, ki temelji na večini NASInih načrtov za prihodnje raziskovanje vesolja, je tudi pomemben del tega izziva. Ker misije odpeljejo astronavte dlje od Zemlje in dlje časa, bodo energetski sistemi, ki uporabljajo trajnostne tehnologije, postajali vse pomembnejši.
Ne samo, da se morajo zanašati na lokalne vire, morajo biti tudi sposobni delovati dlje časa brez ponovne oskrbe in (kjer je mogoče) proizvajati nič odpadkov. In seveda bi ta vrsta tehnologije imela neskončne uporabe tukaj na Zemlji, kjer povpraševanje po električni energiji narašča sočasno z upadom fosilnih goriv in naraščajočo podnebno krizo.
Ne glede na to, ali je doma ali v globokem vesolju, je zmožnost obdržati prižgane luči, ne da bi prekinili brežino in uničili lokalno okolje!
Nadaljnje branje: HeroX
