Co roku organizowany przez NASA konkurs Breakthrough, Innovative, and Game-Changing (BIG) Idea Challenge zaprasza studentów-innowatorów do tworzenia i demonstrowania koncepcji, które mogą przynieść korzyści przyszłym załogowym misjom na Księżyc i dalej. Tegorocznym tematem przewodnim są „Nadmuchiwane komponenty misji księżycowych”, które mogłyby znacznie zmniejszyć masę i objętość ładunków wysyłanych na Księżyc.
Ma to kluczowe znaczenie dla programu Artemis, ponieważ zapewnia on astronautom powrót na Księżyc po raz pierwszy od ery programu Apollo, który zakończył się ponad pięćdziesiąt lat temu. Zmniejszy także koszty wysyłania ładunków na Księżyc, Marsa i do innych miejsc w Układzie Słonecznym.
Konkurs BIG Idea Challenge jest sponsorowany przez Dyrekcję Misji Technologii Kosmicznych (STMD) NASA w ramach wspólnego programu Game Changing Development (GCD). W ramach wyzwania zespoły składające się z 5–25 studentów i ich doradców wydziałowych złożą swoje propozycje, a do dalszego rozwoju zostanie wybranych od pięciu do ośmiu finalistów.
Pomimo dziesięcioleci wzrostu i rozwoju największym wyzwaniem związanym z wysyłaniem załogowych misji w przestrzeń kosmiczną pozostają ograniczenia objętości i masy. Czy ci się to podoba, czy nie, starty nadal podlegają równaniom rakietowym, w których większe ładunki wymagają większej ilości paliwa, aby uwolnić się z okowów ziemskiej grawitacji. To z kolei oznacza większe rakiety z cięższymi zbiornikami paliwa i tak dalej. W związku z tym dużych konstrukcji nie można umieszczać na powierzchni Księżyca ani Marsa bez budowy skomplikowanych systemów wysyłania ładunków i montażu na miejscu.
NASA zbadała wiele rozwiązań tego problemu, które obejmują wykorzystanie lokalnych zasobów do tworzenia materiałów budowlanych i zaspokajania potrzeb astronautów – czyli wykorzystanie zasobów in-situ (ISRU). Ma to tę zaletę, że zmniejsza ilość ładunków, które astronauci będą musieli zabrać ze sobą, jednocześnie zmniejszając zależność od misji zaopatrzeniowych. Innym rozwiązaniem jest wysyłanie dużych, nadmuchiwanych systemów, które mają niską masę i można je szczelnie upakować w osłonach ładunku. Po dotarciu do miejsca przeznaczenia i napompowaniu możnaje rozłożyć, osiągając wielokrotnie większą objętość.
Oprócz zaawansowanych tkanin i wewnętrznego usztywnienia, nadmuchiwane systemy mogą stworzyć solidną bazę i osłonę przed trudnymi warunkami panującymi w przestrzeni kosmicznej. Taki jest cel konkursu BIG Idea Challenge 2024, w ramach którego zespoły na szczeblu uniwersyteckim mają za zadanie zaprojektować bazy zawierające nadmuchiwane elementy. Obejmują one wieże, suwnice i anteny, a także robotykę miękką, siłowniki, złącza, mechanizmy rozmieszczania, śluzy powietrzne i tymczasowe schronienia. Niki Werkheiser, dyrektor ds. dojrzewania technologii w STMD NASA, powiedziała w niedawnym komunikacie prasowym NASA:
„To wyzwanie jest szczególnie ekscytujące, ponieważ wymaga nieszablonowego myślenia na etapie projektowania i inżynierii, które będą wymagane do włączenia nadmuchiwanych komponentów do misji kosmicznych. Wykorzystanie imponującej kreatywności wykazanej przez biorące udział w konkursie zespoły może zapewnić naprawdę nowatorskie rozwiązania dla przyszłą eksplorację kosmosu.”
Finaliści zostaną wybrani przez panel złożony ze specjalistów NASA i ekspertów branżowych, którzy ocenią propozycję i pakiet wideo zawierający scenariusze misji z wykorzystaniem systemów nadmuchiwanych. Wybrane od pięciu do ośmiu zespołów otrzymają stypendium w wysokości od 50 000 do 150 000 dolarów, obejmujące wydatki na sprzęt, materiały, sprzęt testowy, oprogramowanie itp. Zespoły spędzą następne dziewięć miesięcy na dalszym opracowywaniu, udoskonalaniu i testowaniu swoich propozycji oraz przygotowywaniu 15–20-stronicowy opis techniczny zawierający szczegółowe informacje na temat wyników. Jesienią przyszłego roku odbędzie się coroczne BIG Idea Forum, podczas którego uczestnicy zostaną poproszeni o zaprezentowanie swoich koncepcji w celu przeglądu projektu technicznego.
Obejmie to demonstracje weryfikacyjne koncepcji w analogowych środowiskach testowych symulujących warunki księżycowe.
Tegoroczny konkurs stanowi uzupełnienie konkursu Lunar Forge Challenge 2023, w ramach którego studenci studiów licencjackich i magisterskich otrzymali aż do 180 000 dolarów na zaprojektowanie, rozwój i demonstrację technologii, które umożliwią produkcję infrastruktury księżycowej z metali pochodzących z ISRU. Te i inne technologie będą miały kluczowe znaczenie dla misji Artemis i długoterminowych celów, jakie NASA, inne agencje i partnerzy handlowi mają na celu utworzenie stałej infrastruktury na Księżycu. Oprócz wspierania eksploracji Księżyca, badań i prawdopodobnie osadnictwa, wysiłki te umożliwią przyszłe misje na Marsa i dalej.
