НАСА занято подготовкой к высадке астронавтов вокруг Луны. Южный полюс - бассейн Эйткена к 2024 году, когда астронавты впервые пройдут по лунной земле со времен Аполлона. К 2028 году они планируют создать Лунные врата а также Лунный базовый лагерь , который будет способствовать долгосрочным исследованиям Луны, а также полетам на Марс. Естественно, во многих вещах нужно разобраться заранее, например, позаботиться о потребностях космонавтов.
Это включает в себя укрытие от непогоды, еду и воду, а также электричество. Чтобы удовлетворить этот спрос, Программа NASA Centennial Challenges снова запустил стимулирующий вызов через HeroX, чтобы вдохновить на решения. Это называется Уоттс на Луне и в обмен на призовой фонд в размере до 5 миллионов долларов НАСА ищет решения о том, как обеспечить надежный источник энергии для лунных миссий.
Цель этого конкурса, который, как ожидается, начнется не раньше конца сентября 2020 года, - предоставить новые решения для распределения, управления и хранения энергии на лунной поверхности. В то же время НАСА надеется, что стимулирование решений для обеспечения устойчивой энергии на Луне также приведет к разработке более надежных и экологически чистых технологий для использования здесь, на Земле.
Данные о высоте Луны, показывающие бассейн Южный полюс и Эйткен. Предоставлено: НАСА / GSFC / Университет Аризоны.
Ожидается, что задача будет состоять из двух этапов, которые вместе продлятся не более трех лет. На этапе I, который продлится примерно 8 месяцев (включая судейство), командам необходимо будет представить концептуальный проект, который может выполнять сценарии миссии в смоделированной лунной среде. НАСА выберет объект, в котором будет создана среда, который может включать в себя его собственные объекты или объекты вне администрации.
В этой смоделированной лунной обстановке командам будут представлены три задания, из которых они смогут выбрать одно или несколько. Каждое мероприятие представляет собой различную комбинацию требований, расстояний между источниками энергии и местами работы, ограничений и проблем, которые команды должны учитывать. Как описывает их НАСА в правилах конкурса:
«Вода и кислород имеют фундаментальное значение для исследований и будущей среды обитания на поверхности Луны. В частности, сбор и переработка водяного льда и кислородсодержащих минералов для производства топлива и других расходных материалов является желательной первой задачей программы Artemis. Сценарий миссии описывает набор действий, связанных со сбором, обработкой и очисткой воды из ледяной лунной почвы (реголита), а также с производством кислорода ».
Сценарий миссии и три связанных действия основаны на типах операций миссии и особенностях окружающей среды, которые ожидаются на Луне. Все мероприятия будут рассчитаны на моделирование условий внутри края постоянно затененного лунного кратера в полярном регионе, где температура постоянно составляет -269.°С (-452 ° F).
Иллюстрация лунохода НАСА VIPER. Он будет исследовать южный полюс Луны и наносить на карту водные ресурсы. Предоставлено: НАСА Эймс / Дэниел Раттер.
Кроме того, предлагаемые идеи должны быть в состоянии противостоять длительным периодам освещения и темноты в полярных регионах (также известный как суточный цикл), который длится 706 часов - 29 дней, 12 часов, 44 минуты и 3 секунды, чтобы быть точным. Эти три вида деятельности включают:
Собираем Реголит:Для этой деятельности команды должны быть в состоянии обеспечить энергией мобильную платформу, работающую внутри кратера. Эта платформа потребуется для сбора ледяного лунного реголита в течение 100 часов, а затем для доставки его на водозаборную установку, расположенную в 5 км (3 мили) от него для обработки. Общее время сценария миссии не должно превышать 200 часов, а платформа должна иметь возможность подниматься и спускаться в кратер (при необходимости).
Производство воды:Здесь команды должны доставить электроэнергию на завод по производству воды, расположенный в 1000 метрах (1094 ярда) от источника энергии на краю кратера. Реголит, который будет на 20% состоять из льда и на 80% из сухого реголита по массе, будет нагрет до 200 ºC (392 ° F) для полного извлечения воды. За 100 часов работы установка произведет 20 кг (44 фунта) воды, при этом будет выполнено три поставки в течение 300 часов.
Производство кислорода:Команды должны обеспечить хранение тепловой энергии для завода по производству кислорода за пределами кратера, расположенного в 100 м (330 футов) от источника питания. Установка нагревает сухой реголит, который на 14% состоит из кислорода по массе, до температуры 1800 ºC (3272 ° F) для извлечения газообразного кислорода. Завод должен производить кислород со средней скоростью 1 кг (2,2 фунта) в час в течение полного 709-часового суточного цикла.
Иллюстрация астронавтов Артемиды на Луне. Кредиты: НАСА
Сумма призового фонда Фазы I составит до 500 000 долларов США. До трех победителей, занявших первое место, получат по 100 000 долларов за каждое мероприятие в рамках миссии, а до четырех команд, занявших второе место, получат до 50 000 долларов каждая. Если заявки на Фазу I окажутся жизнеспособными и особенно многообещающими, будет проведена вторая фаза, которая выведет все на новый уровень, продлится до двух с половиной лет с призовым фондом в 4,5 миллиона долларов!
Как и все задачи, которые были запущены на сегодняшний день в рамках программы NASA Centennial Challenges (многие из которых были организованы HeroX), вызов Watts on the Moon Challenge соответствует миссии Директората космических технологий НАСА (в том числе является частью). Как всегда, цель состоит в том, чтобы способствовать инновациям и созданию новых технологий, которые будут поддерживать и облегчать будущие миссии НАСА.
Важнейший вопрос устойчивости, от которого зависит большая часть планов НАСА в отношении будущих исследований космоса, также является важной частью этой проблемы. По мере того, как миссии уносят астронавтов все дальше от Земли и на более длительные периоды времени, энергетические системы, использующие устойчивые технологии, будут становиться все более и более важными.
Они не только должны полагаться на местные ресурсы, они также должны иметь возможность работать в течение длительных периодов времени без пополнения запасов и (где это возможно) производить нулевые отходы. И, конечно же, этот тип технологий будет иметь бесконечное применение здесь, на Земле, где спрос на электроэнергию растет одновременно с сокращением объемов ископаемого топлива и нарастающим климатическим кризисом.
Будь то дома или в глубоком космосе, возможность держать свет включенным, не нарушая банк и не разрушая окружающую среду, является обязательной!
Дальнейшее чтение: HeroX
