Než toto desetiletí skončí, NASA plánuje vyslat astronauty na Měsíc poprvé od éry Apollo a zavést udržitelný program průzkumu Měsíce. Aby bylo zajištěno, že budoucí lunární mise budou nákladově efektivní a nebudou zcela závislé na zásobování Země, NASA hledá způsoby, jak využít měsíční zdroje – vše od vodního ledu po regolit bohatý na kyslík – k uspokojení potřeb svých astronautů.
Tento proces, známý jako Využití zdrojů in-situ (ISRU), je hlavní součástí plánů NASA na průzkum Měsíce v nadcházejících letech, stejně jako jejich dlouhodobých plánů vyslat astronauty na Mars. Aby jim pomohla splnit tuto výzvu, NASA nedávno vybrala 10 návrhů přes jeho Small Business Innovation Research (SBIR) a Transfer technologií pro malé podniky (STTR) k vyvinutým technologiím souvisejícím s ISRU.
Těchto deset konceptů bylo vybráno pro Fáze I vývoj v rámci programu SBIR a STTR 2020 Solicitation (z celkového počtu 409 technologických návrhů). Každý rok tento program (ve spolupráci s mnoha ředitelstvími a centry misí NASA) získává nápady z komerčního a akademického sektoru na technologie, které budou řešit prioritní potřeby misí NASA.
Zatímco SBIR se zaměřuje na návrhy od malých podniků, STTR hledá návrhy od neziskových výzkumných ústavů, které uzavřely partnerství s malými podniky. Letos bylo vybráno šest návrhů první jmenované a čtyři z druhé jmenované, z nichž všechny budou oceněny 125 000 $ na dalších 6 až 13 měsíců na další rozvoj jejich konceptů.
Jako Jim Reuter, přidružený administrátor pro NASA Ředitelství mise vesmírných technologií (STMD), uvedl v nedávném Tiskové prohlášení NASA :
„NASA závisí na amerických malých podnicích při vývoji inovativních technologií, které nám pomáhají dosahovat široké škály našich misí. Naši malí obchodní partneři hrají důležitou roli, ať už přistáváme astronauty Artemis na Měsíci, posíláme rovery na Mars nebo vyvíjíme letadla nové generace.
V souladu s cíli NASA Projekt Artemis Tyto návrhy jsou z velké části zaměřeny na těžbu a zpracování vodního ledu z lunárního regolitu za účelem vytvoření plynného kyslíku, pitné vody a dokonce i raketového paliva. Kromě použití místního regolitu k vytváření stavebních materiálů je tento koncept ISRU klíčovýArtemisa všechny plány NASA na průzkum za nízkou oběžnou dráhou Země (LEO).
Proto NASA a další vesmírné agentury hledí na Měsíc Jižní pól-Aitken Basin jako místo pro vytvoření měsíční základny. Je známo, že tato oblast má dostatek vodního ledu, který je bezpečně ukryt v kráterech v této trvale zastíněné oblasti (PSR). Poté, co provedou první misi s posádkou po Apollově na měsíční povrch ( Artemis III ), NASA hodlá založit Základní tábor Artemis v tomto regionu.
Infografika vývoje lunárních aktivit na povrchu a na oběžné dráze. Kredit: NASA
Ve fázi I mají společnosti a neziskové organizace za úkol provést podrobné studie jejich návrhu, aby je mohla NASA zvážit. Mezi šest návrhů vybraných SBIR patří Systém tepelného managementu pro těžaře lunárního ledu (TMSLIM) předložený společností se sídlem v Pensylvánii Advanced Cooling Technologies, Inc. , ve spolupráci s Včelí robotika (HBR).
Tento návrh se skládá z robustního systému tepelného managementu (TMS) pro vozítka pro těžbu ledu poháněná radioizotopovým (jaderným) generátorem. Jejich systém by využíval odpadní teplo tohoto reaktoru k sublimaci vodní páry z ledového regolitu a následně by místní teplotní prostředí využíval jako chladič k opětovnému zmrazení v nádobě. Tento proces by podle nich minimalizoval potřebnou energii pro extrakci ledu a sběr par.
K dispozici je také Solární koncentrátorový kyslíkový reaktor s kontinuálním ohřevem a vytlačováním Regolithu (SCORCHER) navržený společností se sídlem v Coloradu Blueshift (DBA Outward Technologies). Jejich návrh využívá patentovanou technologii koncentrované solární energie (CSP) k vytvoření kontinuálního napájecího reaktoru, který by zahříval lunární regolit na 2200 °C (3992 °F), aby extrahoval kyslík a produkoval strusku pro stavební materiály.
Paragon Space Development Corporation (se sídlem v Tucsonu, Arizona) byla vybrána, aby pokračovala ve vývoji svého ISRU Sběratel ledu v chladném lunárním prostředí (ICICLE) návrh. Tento systém se skládá ze studené pasti, která bude shromažďovat a čistit vodu – selektivním vymrazováním a shromažďováním vodní páry – extrahované z PRS kolem měsíčních pólů.
Obrázek znázorňující rozložení povrchového ledu na jižním pólu Měsíce (vlevo) a severním pólu (vpravo), detekovaný přístrojem NASA Moon Mineralogy Mapper. Kredity: NASA
Dalším pozoruhodným návrhem je Sierra Lobo Lunární těžba ledu pomocí tepelně asistovaného řezného nástroje (SLICER) od vývojáře se sídlem v Ohiu Horský vlk . Koncept SLICER vyžaduje tepelně asistovaný řezač (HAC) k vykopání a zpracování ledonosného regolitu z měsíční půdy. Podle jejich návrhu by tento nástroj byl používán „konvenčními povrchovými rovery nebo v konfiguraci podobné stroji na ražení tunelů“.
Je třeba poznamenat, že Sierra Lobo také uzavřela partnerství s leteckou společností se sídlem v Alabamě Dynetika vyrobit znovu použitelný lunární lander proProjekt Artemis. V dubnu NASA oznámila, že design je jedním ze tří (vedle SpaceX a Blue Origin), které byly získal zakázku prostřednictvím Správy Další KROK-2 program (v celkové hodnotě 967 milionů $).
Mezi čtyřmi návrhy vybranými STTR je Normy pro nečisté pohonné hmoty , technologii výroby pohonných hmot vyvinutou společností se sídlem v Tennessee Gloyer-Taylor Laboratories (GTL) a Vesmírný institut University of Tennessee (UTSI). Toto zařízení bude použito k určení čistoty měsíčních zdrojů, aby bylo zajištěno, že lokálně vyráběná paliva jsou bezpečná a účinná.
Společnost se sídlem v Connecticutu Společnost Precision Combustion, Inc. (PCI) a University of Connecticut byly také vybrány pro svůj nový design palivových článků. Známý jako Pevný elektrolyt s vysokou proudovou hustotou tolerující tlak a nízké teploty pro reaktanty jakosti pohonných hmot Tento palivový článek využívá technologii pevného elektrolytu, která mu umožní fungovat v extrémních mrazech měsíčního prostředí.
Ilustrace astronautů Artemis na Měsíci. Kredity: NASA
Smlouvy SBIR fáze I budou trvat 6 měsíců, zatímco smlouvy STTR fáze I budou trvat 13 měsíců. Návrhy, které se dostanou do fáze II (vývoj prototypu), obdrží dodatečné finanční prostředky ve výši 750 000 USD na vytvoření prototypů pro ověření konceptu během dvou let. Jako výkonný ředitel programu NASA SBIR/STTR Jenn Gustetic řekl :
„Ocenění Fáze I je jen prvním krokem, jak pomoci těmto malým podnikům uvést jejich technologie a nápady na trh. Víme, že tyto společnosti potřebují nejen financování, ale také obchodní poradenství a odborné znalosti v oboru, které jim pomohou vyvinout lepší produkty a růst. Náš program si klade za cíl pomoci každému z nich na jejich cestě ke komercializaci.“
Celkem řečeno, NASA letos investuje 51 milionů dolarů prostřednictvím programu SBIR a STTR do vývoje technologií, které jim pomohou vrátit astronauty na Měsíc. MimoArtemisInovativní koncepty, které jsou výsledkem této investice, také usnadní mise na Mars a další destinace ve Sluneční soustavě.
Další čtení: Parabolický oblouk , SBIR / STTR , NASA