Jedes Jahr lädt die NASA „Breakthrough, Innovative, and Game-Changing (BIG) Idea Challenge“ studentische Innovatoren ein, Konzepte zu entwickeln und zu demonstrieren, die künftigen bemannten Missionen zum Mond und darüber hinaus zugute kommen können. Das diesjährige Thema lautet „Aufblasbare Systeme für Mondoperationen“, die die Masse und das Stauvolumen der zum Mond geschickten Nutzlasten erheblich reduzieren könnten.
Dies ist für das Artemis-Programm von entscheidender Bedeutung, da es zum ersten Mal seit der Apollo-Ära vor über fünfzig Jahren Astronauten zum Mond zurückbringt. Es wird auch die Kosten für den Versand von Nutzlasten zum Mond, zum Mars und zu anderen Zielen im Weltraum senken.
Die BIG Idea Challenge wird vom Space Technology Mission Directorate (STMD) der NASA im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen ihrem Game Changing Development (GCD)-Programm und dem Office of STEM Engagement der Agentur gesponsert. Der Wettbewerb wird gemeinsam vom National Institute of Aerospace (NIA) und dem Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (JHUAPL) verwaltet und vom GCD und dem National Space Grant College and Fellowship Project finanziert. Im Rahmen der Herausforderung werden Teams aus 5 bis 25 Studierenden und deren Fakultätsberater Vorschläge einreichen und fünf bis acht Finalisten werden für die weitere Entwicklung ausgewählt.
Trotz jahrzehntelangem Wachstum und Entwicklung bleiben die größten Herausforderungen bei der Entsendung bemannter Missionen ins All die Volumen- und Massenbeschränkungen. Ob es Ihnen gefällt oder nicht, bei Starts gilt immer noch die Raketengleichung, die einen Teufelskreis in Gang setzt, in dem größere Nutzlasten mehr Treibstoff benötigen, um der Schwerkraft der Erde zu entkommen. Das wiederum bedeutet größere Raketen mit schwereren Treibstofftanks und so weiter. Daher können große Strukturen nicht ohne komplexe Entfaltungsmechanismen und Montage vor Ort auf der Mond- oder Marsoberfläche platziert werden.
Die NASA hat mehrere Lösungen für dieses Problem untersucht, darunter die Nutzung lokaler Ressourcen zur Herstellung von Baumaterialien und zur Deckung des Bedarfs der Astronauten – auch bekannt als In-Situ Resource Utilization (ISRU). Dies hat den Vorteil, dass Astronauten weniger Vorräte mitbringen müssen und gleichzeitig die Abhängigkeit von Nachschubmissionen verringert wird. Eine andere Lösung besteht darin, große aufblasbare Systeme zu versenden, die eine geringe Masse haben und dicht in Nutzlastverkleidungen gepackt werden können. Sobald sie ihren Bestimmungsort erreichen und aufgeblasen werden, dehnen sie sich auf ein Vielfaches ihres Stauvolumens aus.
Zusammen mit fortschrittlichen Stoffen und einer Innendruckversteifung können aufblasbare Systeme robuste Lebensräume und Umweltschutz vor rauen außerirdischen Bedingungen bieten. Dies ist der Zweck der BIG Idea Challenge 2024, bei der Teams auf Hochschulebene mit der Gestaltung von Lebensräumen mit aufblasbaren Komponenten beauftragt werden. Diese reichen von Türmen, Portalen und Antennen bis hin zu Soft-Robotik, Aktuatoren, Anschlüssen, Auslösemechanismen, Luftschleusen und Notunterkünften. Niki Werkheiser, Direktorin für Technologiereife am STMD der NASA, sagte in einer aktuellen Pressemitteilung der NASA:
„Diese Herausforderung ist besonders spannend, weil sie ein unkonventionelles Denken auf die Design- und Konstruktionsprozesse anwendet, die erforderlich sein werden, um aufblasbare Komponenten in Weltraummissionen zu integrieren. Die Nutzung der beeindruckenden Kreativität, die dieser Hochschulkohorte gezeigt hat, könnte wirklich neuartige Lösungen für … hervorbringen.“ zukünftige Weltraumforschung.“
Die Finalisten werden von einem Gremium aus NASA- und Branchenexperten ausgewählt, das den Vorschlag und das Videopaket von Missionsszenarien mit aufblasbaren Systemen bewertet. Die ausgewählten fünf bis acht Semester erhalten ein Stipendium zwischen 50.000 und 150.000 US-Dollar, einschließlich Ausgaben für Hardware, Materialien, Testgeräte, Software usw. Die Teams werden die nächsten neun Monate damit verbringen, ihre Vorschläge weiterzuentwickeln, zu verfeinern und zu testen und einen vorzubereiten 15–20-seitige technische Beschreibung mit detaillierten Ergebnissen. Im nächsten Herbst findet dann das jährliche BIG Idea Forum statt, bei dem sie eingeladen werden, ihre Konzepte für eine technische Designprüfung vorzustellen.
Dazu gehören Proof-of-Concept-Demonstrationen in analogen Testumgebungen, die Mondbedingungen simulieren. Tomas Gonzalez-Torres, Projektmanager für Weltraumstipendien im Office of STEM Engagement der NASA, sagte:
„Wenn es um geschäftskritische Technologie für bevorstehende Weltraumforschungsbemühungen geht, ist die Wissenschaft ein wichtiger Partner. Teams auf Hochschulebene setzen neue Maßstäbe in Bezug auf Kreativität, aber auch bei der Demonstration der Technologiebereitschaft für innovative Ideen. Diese Ideen können in die Technologieentwicklung einfließen.“ auf Mikro- und Makroebene.
Der diesjährige Wettbewerb ergänzt die Lunar Forge Challenge 2023, bei der Studenten und Doktoranden bis zu 180.000 US-Dollar für den Entwurf, die Entwicklung und die Demonstration von Technologien erhielten, die die Herstellung einer Mondinfrastruktur durch von ISRU gewonnene Metalle ermöglichen werden. Diese und andere Technologien werden für die Artemis-Missionen und die langfristigen Ziele der NASA, anderer Agenturen und kommerzieller Partner, eine dauerhafte Infrastruktur auf dem Mond aufzubauen, von entscheidender Bedeutung sein. Diese Bemühungen fördern nicht nur die Erforschung, Forschung und möglicherweise Besiedlung des Mondes, sondern ermöglichen auch zukünftige Missionen zum Mars und darüber hinaus.
Um mehr über die BIG Ideas Challenge 2024 und Ihre Teilnahmemöglichkeiten zu erfahren, besuchen Sie die BIG Idea-Website unter bigidea.nianet.org.