С усилията си да ускори напредъка на авангардни и иновативни технологии, които могат да бъдат интегрирани в бъдещи мисии, НАСА стартира BIG Idea Challenge през 2016 г.
Всяка година Националната администрация по въздухоплаване и изследване на космическото пространство търси помощта на студенти по инженерство от цялата страна.
Тазгодишната тема „Лунна ковачница: Производство на метални продукти на Луната“ предизвиква студентите и докторантите да проектират, разработят и демонстрират технологии, които ще позволят производството на лунна инфраструктура от метали, получени от ISRU (in situ resource utilization – събиране, обработка, съхранение и използване на материали, открити в космоса), намерени на Луната, според НАСА .
Космическата агенция поставя акцент върху необходимостта от основни продукти, включително съдове за съхранение на течности и газове, тръби, захранващи кабели и поддържащи конструкции (като пътища и площадки за кацане).
Група студенти от Лабораторията за студентски космически програми на Penn State (SSPL) от Факултета по електротехника и компютърни науки бяха сред седемте университета, избрани да получат финансиране от НАСА.
Студентите
Екипът на Penn State получи 130 000 долара за конструирането на прототип като част от предизвикателството. Студентите разработиха система, наречена SMELT (Smelting with Microwave Energy for Lunar Technologies) за обработка на ресурси на място, насочена към топене на илменит за изграждане на постоянни структури на Луната, според Университета Penn State.
Директорът на SSPL и професор по инженерство, Свен Билен казва, че той е измислил първоначалната идея, но проектът е изцяло воден от студентите.
„Работейки директно с инженерите на НАСА за изпълнение на техния проект, студентите се запознават с мисията и приоритетите на НАСА за „Артемис“. Те са изправени пред предизвикателството да научат техники за проектиране и изграждане извън аудиториите, които често са концепции на ниво висше образование“, каза Билен.
В момента екипът на SSPL е в първата фаза на проекта от общо четири. Студентът Джак Пиърс, също ръководител на екипа на SMELT, казва, че те все още се стремят да направят големи промени в дизайна, включително подобряване на геометрията на повърхността и материала на микровълновата печка.
„Чрез използване на различни материали и форми за насочване на микровълните, ние сме в състояние да фокусираме цялата енергия в една област и да достигнем точката на топене на нашия тестов материал, за да произведем разтопена маса“, казва Пиърс.
Проектни амбиции
Penn State съобщава, че екипът има за цел да подобри обикновената микровълнова фурна в домакинството, за да контролира по-добре изходната мощност, да проектира наново нагревателната камера, за да издържи на по-дълги интервали на нагряване, както и да промени размера на системата, за да отговори най-добре на нуждите на проекта „Артемис“.
Основната цел на устройството SMELT е в крайна сметка да насочи микровълните до мястото, съдържащо илменита, и да го нагрее до висока температура, така че да се стопи, посочва университетът.
По време на другите три фази ще се съсредоточат върху оптимизирането на мощността и времето; тестване на околната среда или гарантиране, че устройството може да работи на Луната; тестване за мащаб и гарантиране, че устройството е готово за производство на метал в индустриален мащаб.
Алекс Баумгартъл, ръководител на екипа на SMELT и студент, се занимава с предизвикателството да създаде устройство, което може да бъде успешно тествано на Луната.
Той казва, че докато микровълновата концепция за топене на метали не е нова, препятствията възникват, когато иновацията трябва да увеличи максимално енергийната си ефективност, като същевременно минимизира общото тегло и размер на системата.
„С една шеста от гравитацията на Земята, физиката се случва по различен начин на Луната, като това оформя голямо предизвикателство, когато се опитваме да разработим строителни материали за Луната тук на Земята“, казва доцентът по строително инженерство Александра Радлинска.
„Ние ще приложим най-новите принципи за изследване на материалите към този проект, за да създадем жизнеспособна техника за топене и устройство, което НАСА може след това да тества в космоса“, добавя тя.
Penn State ще продължи проекта BIG Idea Challenge това лято и през есента, докато екипът разработва работещ прототип.
