Ежегодно конкурс идей НАСА «Прорыв, инновации и изменение игры» (BIG) приглашает студентов-новаторов создавать и демонстрировать концепции, которые могут принести пользу будущим миссиям человека на Луну и за ее пределы. Тема этого года — «Надувные системы для лунных операций», которые могут значительно уменьшить массу и уложенный объем полезной нагрузки, отправляемой на Луну. Это имеет решающее значение для программы «Артемида», поскольку она возвращает астронавтов на Луну впервые со времен эры Аполлона более пятидесяти лет назад. Это также снизит затраты на отправку полезной нагрузки на Луну, Марс и другие места в дальнем космосе. Конкурс BIG Idea Challenge спонсируется Управлением космических технологий НАСА (STMD) в рамках совместных усилий программы Game Change Development (GCD) и Управления по взаимодействию STEM агентства. Конкурс проводится совместно Национальным институтом аэрокосмической промышленности (NIA) и Лабораторией прикладной физики Джонса Хопкинса (JHUAPL) и финансируется GCD и Национальным колледжем космических грантов и стипендиальным проектом.
В рамках конкурса команды из 5–25 студентов и их преподаватели представят предложения, а для дальнейшей разработки будут выбраны от пяти до восьми финалистов. Несмотря на десятилетия роста и развития, самыми большими проблемами при отправке пилотируемых миссий в космос остаются ограничения по объему и массе. Нравится вам это или нет, но запуски по-прежнему подчиняются уравнению ракеты, которое создает порочный круг, в котором более крупным полезным нагрузкам требуется больше топлива, чтобы вырваться из-под земной гравитации. Это, в свою очередь, означает более крупные ракеты с более тяжелыми топливными баками и так далее. Таким образом, крупные конструкции невозможно разместить на поверхности Луны или Марса без сложных механизмов развертывания и сборки на месте.
НАСА изучило множество решений этой проблемы, в том числе использование местных ресурсов для создания строительных материалов и удовлетворения потребностей астронавтов — так называемое использование ресурсов на месте (ISRU). Преимущество этого заключается в уменьшении количества припасов, которые астронавтам придется взять с собой, и одновременно уменьшении зависимости от миссий по пополнению запасов. Другое решение — отправить большие надувные системы, которые имеют малую массу и могут быть плотно упакованы в обтекатели полезной нагрузки. Достигнув места назначения и надуваясь, они расширяются и во много раз превышают свой положенный объем.
Наряду с современными тканями и усилением внутреннего давления, надувные системы могут обеспечить надежную среду обитания и защиту окружающей среды от суровых внеземных условий. Это цель конкурса BIG Idea Challenge 2024 года, в рамках которого командам университетского уровня поручено спроектировать среду обитания, включающую надувные компоненты. Они варьируются от башен, порталов и антенн до мягкой робототехники, приводов, соединителей, механизмов развертывания, шлюзов и временных укрытий. Ники Верхайзер, директор по развитию технологий в STMD НАСА, сказал в недавнем пресс-релизе НАСА: «Эта задача особенно интересна, поскольку она предполагает нестандартное мышление в процессах проектирования и проектирования, которые потребуются для включения надувных компонентов в космические миссии. Использование впечатляющего творчества, продемонстрированного этой коллегиальной группой, могло бы представить поистине новые решения для будущее освоение космоса».
Финалисты будут выбраны группой НАСА и отраслевых экспертов, которые оценят предложение и пакет видеороликов со сценариями миссий, в которых используются надувные системы. Отобранные пять-восемь семестров получат стипендию в размере от 50 000 до 150 000 долларов США, включая расходы на оборудование, материалы, испытательное оборудование, программное обеспечение и т. д. Следующие девять месяцев команды потратят на дальнейшую разработку, уточнение и тестирование своих предложений и подготовку Техническое описание на 15–20 страниц с подробным описанием результатов. Осенью следующего года последует ежегодный форум BIG Idea Forum, на котором им будет предложено представить свои концепции для анализа технического дизайна. Это будет включать демонстрацию концепции в аналоговых испытательных средах, имитирующих лунные условия. Сказал Томас Гонсалес-Торрес, менеджер проекта по космическим грантам Управления НАСА по взаимодействию с STEM: «Когда дело доходит до критически важных технологий для предстоящих исследований космоса, научные круги являются важным партнером. Команды университетского уровня выходят за рамки возможного с точки зрения творчества, но также и в демонстрации технологической готовности к инновационным идеям. Эти идеи могут быть внедрены в разработку технологий. на микро- и макромасштабах».
Конкурс этого года дополняет конкурс Lunar Forge Challenge 2023, в рамках которого студенты и аспиранты получили до 180 000 долларов на проектирование, разработку и демонстрацию технологий, которые позволят производить лунную инфраструктуру с использованием металлов, полученных от ISRU. Эти и другие технологии будут иметь решающее значение для миссий «Артемида» и долгосрочных целей НАСА, других агентств и коммерческих партнеров по созданию постоянной инфраструктуры на Луне. Помимо содействия исследованию Луны, исследованиям и, возможно, заселению, эти усилия позволят осуществить будущие миссии на Марс и за его пределы.
