Η NASA είναι απασχολημένη με τις προετοιμασίες για την προσγείωση αστροναυτών γύρω από τη Σελήνη Νότιος Πόλος-Λεκάνη Aitken μέχρι το 2024, που θα είναι η πρώτη φορά που οι αστροναύτες θα περπατήσουν σε σεληνιακό έδαφος από την εποχή του Απόλλωνα. Μέχρι το 2028, σχεδιάζουν να ιδρύσουν το Σεληνιακή πύλη και Σεληνιακό Στρατόπεδο Βάσης , που θα διευκολύνει τη μακροπρόθεσμη εξερεύνηση της Σελήνης και επίσης αποστολές στον Άρη. Φυσικά, πολλά πράγματα πρέπει να ξεκαθαριστούν εκ των προτέρων, όπως η φροντίδα των αναγκών των αστροναυτών.
Αυτό περιλαμβάνει καταφύγιο από τα στοιχεία, φαγητό και νερό, αλλά και ηλεκτρισμό. Για να ικανοποιηθεί αυτή η ζήτηση, το Πρόγραμμα Centennial Challenges της NASA ξεκίνησε για άλλη μια φορά μια πρόκληση κινήτρων μέσω του HeroX για να εμπνεύσει λύσεις. Ονομάζεται το Watts on the Moon Challenge , και σε αντάλλαγμα για ένα πορτοφόλι βραβείων έως και 5 εκατομμυρίων δολαρίων, η NASA αναζητά λύσεις για το πώς να παρέχει αξιόπιστη παροχή ενέργειας για σεληνιακές αποστολές.
Ο στόχος αυτού του διαγωνισμού, ο οποίος αναμένεται να ξεκινήσει όχι νωρίτερα από τα τέλη Σεπτεμβρίου του 2020, είναι να επιτρέψει νέες λύσεις για τη διανομή, τη διαχείριση και την αποθήκευση ενέργειας στη σεληνιακή επιφάνεια. Ταυτόχρονα, η NASA ελπίζει ότι η παροχή κινήτρων για λύσεις για την παροχή βιώσιμης ενέργειας στη Σελήνη θα οδηγήσει επίσης στην ανάπτυξη πιο αξιόπιστων και φιλικών προς το περιβάλλον τεχνολογιών για χρήση εδώ στη Γη.
Υψομετρικά δεδομένα της Σελήνης που δείχνουν τη λεκάνη του Νότιου Πόλου-Aitken. Πίστωση: NASA/GSFC/Πανεπιστήμιο της Αριζόνα
Η πρόκληση αναμένεται να έχει δύο φάσεις που, μαζί, δεν θα διαρκέσουν περισσότερο από τρία χρόνια. Στη Φάση Ι, η οποία θα διαρκέσει περίπου 8 μήνες (συμπεριλαμβανομένης της κρίσης), οι ομάδες θα πρέπει να υποβάλουν ένα σχέδιο ιδέας που να μπορεί να εκτελέσει σενάρια αποστολής σε προσομοιωμένο σεληνιακό περιβάλλον. Η NASA θα επιλέξει την εγκατάσταση στην οποία είναι χτισμένο το περιβάλλον, η οποία θα μπορούσε να περιλαμβάνει τις δικές της εγκαταστάσεις ή άλλες εκτός της διοίκησης.
Σε αυτό το προσομοιωμένο σεληνιακό σκηνικό, στις ομάδες θα παρουσιαστούν τρεις δραστηριότητες αποστολής από τις οποίες θα είναι ελεύθερες να επιλέξουν μία ή περισσότερες από αυτές. Κάθε δραστηριότητα παρουσιάζει έναν διαφορετικό συνδυασμό απαιτήσεων, αποστάσεων μεταξύ πηγών ενέργειας και τοποθεσιών λειτουργίας, περιορισμών και προκλήσεων που πρέπει να λάβουν υπόψη οι ομάδες. Όπως τους περιγράφει η NASA στις οδηγίες του διαγωνισμού:
«Το νερό και το οξυγόνο είναι θεμελιώδη για την εξερεύνηση και τον μελλοντικό βιότοπο στη σεληνιακή επιφάνεια. Συγκεκριμένα, η συλλογή και η επεξεργασία ορυκτών νερού-πάγου και οξυγόνου για την παραγωγή προωθητικού και άλλων αναλώσιμων είναι ένας επιθυμητός στόχος πρώιμης ικανότητας του Προγράμματος Artemis. Το Σενάριο Αποστολής περιγράφει ένα σύνολο δραστηριοτήτων που σχετίζονται με τη συγκομιδή, την επεξεργασία και τον καθαρισμό του νερού από το φορτωμένο με πάγο σεληνιακό έδαφος (regolith), καθώς και την παραγωγή οξυγόνου».
Το σενάριο αποστολής και οι τρεις σχετικές δραστηριότητες βασίζονται στα είδη των επιχειρήσεων αποστολής και στα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά που αναμένονται στη Σελήνη. Όλες οι δραστηριότητες θα σχεδιαστούν για να προσομοιώνουν τις συνθήκες μέσα στο χείλος ενός μόνιμα σκιασμένου σεληνιακού κρατήρα σε μια πολική περιοχή όπου οι θερμοκρασίες είναι μόνιμα -269°C (-452 °F).
Μια απεικόνιση του σεληνιακού ρόβερ VIPER της NASA. Θα εξερευνήσει τον νότιο πόλο της Σελήνης και θα χαρτογραφήσει τους υδάτινους πόρους. Πιστώσεις: NASA Ames/Daniel Rutter
Επιπλέον, οι προτεινόμενες ιδέες πρέπει να είναι σε θέση να αντιμετωπίσουν τις μεγάλες περιόδους φωτισμού και σκότους στις πολικές περιοχές (γνωστός και ως ο ημερήσιος κύκλος), ο οποίος διαρκεί 706 ώρες – 29 ημέρες, 12 ώρες, 44 λεπτά και 3 δευτερόλεπτα. να είσαι ακριβής. Οι τρεις δραστηριότητες περιλαμβάνουν:
Συλλέγοντας τον Regolith:Για αυτή τη δραστηριότητα, οι ομάδες πρέπει να είναι σε θέση να παρέχουν ενέργεια σε μια κινητή πλατφόρμα που λειτουργεί μέσα στον κρατήρα. Αυτή η πλατφόρμα θα χρειαστεί να συλλέξει σεληνιακό ρεγόλιθο που φέρει πάγο για 100 ώρες και στη συνέχεια να τον παραδώσει σε μια μονάδα εξόρυξης νερού που βρίσκεται 5 km (3 μίλια) μακριά για επεξεργασία. Ο συνολικός χρόνος σεναρίου αποστολής δεν πρέπει να υπερβαίνει τις 200 ώρες και η πλατφόρμα πρέπει να μπορεί να ανέβει και να κατέβει στον κρατήρα (αν χρειάζεται).
Παραγωγή νερού:Εδώ, οι ομάδες πρέπει να παραδώσουν ενέργεια στη μονάδα παραγωγής νερού, που βρίσκεται 1000 μέτρα (1094 γιάρδες) από την πηγή ενέργειας στο χείλος του κρατήρα. Ο ρεγόλιθος, ο οποίος θα αποτελείται από 20% πάγο και 80% ξηρό ρηγόλιθο κατά κλάσμα μάζας, θα θερμανθεί στους 200 ºC (392 °F) για να εξαχθεί πλήρως το νερό. Κατά τη διάρκεια 100 ωρών λειτουργίας, το εργοστάσιο θα παράγει 20 κιλά (44 λίβρες) νερού, με τρεις παραδόσεις να πραγματοποιούνται σε συνολικά 300 ώρες.
Παραγωγή Οξυγόνου:Οι ομάδες πρέπει να παρέχουν αποθήκευση θερμικής ενέργειας για τη μονάδα παραγωγής οξυγόνου έξω από τον κρατήρα, που βρίσκεται 100 m (330 πόδια) από την πηγή ενέργειας. Το φυτό θερμαίνει ξηρό ρεγόλιθο, που είναι 14% οξυγόνο κατά μάζα, σε θερμοκρασίες 1.800 ºC (3.272 °F) για να εξάγει αέριο οξυγόνο. Το εργοστάσιο πρέπει να παράγει οξυγόνο με μέσο ρυθμό 1 kg (2,2 λίβρες) την ώρα κατά τη διάρκεια του πλήρους ημερήσιου κύκλου των 709 ωρών.
Εικονογράφηση των αστροναυτών της Άρτεμης στη Σελήνη. Πιστώσεις: NASA
Τα πορτοφόλια για το έπαθλο για τη Φάση Ι θα ανέλθουν συνολικά σε $500.000. Έως και τρεις νικητές της 1ης θέσης θα λάβουν 100.000 $ για κάθε δραστηριότητα αποστολής, ενώ έως και τέσσερις επιλαχούσες ομάδες θα λάβουν έως και 50.000 $ η καθεμία. Εάν οι υποβολές για τη Φάση Ι αποδειχθούν βιώσιμες και ιδιαίτερα ελπιδοφόρες, θα διεξαχθεί η δεύτερη φάση που θα πάει τα πράγματα στο επόμενο επίπεδο, με διάρκεια έως και δυόμισι χρόνια με ένα πορτοφόλι 4,5 εκατομμυρίων δολαρίων!
Όπως με όλες τις προκλήσεις που έχουν ξεκινήσει μέχρι σήμερα από το Πρόγραμμα Centennial Challenges της NASA (πολλές από τις οποίες έχουν φιλοξενηθεί από το HeroX), το Watts on the Moon Challenge είναι σύμφωνο με την αποστολή της Διεύθυνσης Αποστολής Διαστημικής Τεχνολογίας της NASA (της οποίας είναι μέρος). Όπως πάντα, στόχος είναι η προώθηση της καινοτομίας και η δημιουργία νέων τεχνολογιών που θα υποστηρίξουν και θα διευκολύνουν μελλοντικές αποστολές της NASA.
Το πολύ σημαντικό ζήτημα της βιωσιμότητας, το οποίο πληροφορεί πολλά από τα σχέδια της NASA για μελλοντική εξερεύνηση του διαστήματος, είναι επίσης ένα σημαντικό μέρος αυτής της πρόκλησης. Καθώς οι αποστολές απομακρύνουν τους αστροναύτες από τη Γη και για μεγαλύτερες χρονικές περιόδους, τα συστήματα ισχύος που χρησιμοποιούν βιώσιμες τεχνολογίες θα γίνονται όλο και πιο σημαντικά.
Όχι μόνο πρέπει να βασίζονται σε τοπικούς πόρους, αλλά πρέπει επίσης να μπορούν να λειτουργούν για μεγάλες περιόδους χωρίς ανεφοδιασμό και (όπου είναι δυνατόν) να παράγουν μηδενικά απόβλητα. Και φυσικά, αυτός ο τύπος τεχνολογίας θα είχε ατελείωτες εφαρμογές εδώ στη Γη, όπου η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια αυξάνεται ταυτόχρονα με την πτώση των ορυκτών καυσίμων και την αυξανόμενη κλιματική κρίση.
Είτε είναι στο σπίτι είτε στο βαθύ διάστημα, η δυνατότητα να κρατάτε τα φώτα αναμμένα χωρίς να καταστρέφετε το τοπικό περιβάλλον είναι απαραίτητη!
Περαιτέρω ανάγνωση: HeroX