När astronauter återvänder till månen för första gången sedan Apollo-eran, kommer de att få i uppdrag att genomföra några mycket lukrativa vetenskapsoperationer. Precis som sina föregångare kommer detta att inkludera ett prov-retur-uppdrag, där de tar tillbaka månstenar och regoliter för studier. Det har också föreslagits att förnyade uppdrag till månen tar tillbaka prover av månens is så att forskare kan avgöra var månens vatten kom ifrån.
Och det verkar som att NASA lyssnade och skulle vilja ha lite offentlig information om detta! För detta ändamål har NASA Tournament Lab och TechConnect Ventures (en öppen innovationsplattform) gått samman för att lansera NASA Lunar Deep Freeze Challenge . I grund och botten letar NASA efter idéer om hur kalla prover som samlats in i månens polarregion kan bevaras och hållas frysta för återresan till jorden.
Som vi utforskade i en föregående artikel här på UT har forskare spekulerat i årtionden att det kan finnas is på månen. Sedan 1990-talet har många robotuppdrag bekräftat dess existens i de permanent skuggade regionerna (PSR) som ligger i Sydpolen-Aitken Basin. Men distributionen, djupet, volymen och (viktigast) ursprunget för månvatten har förblivit ett mysterium.
Illustration av Artemis-astronauter på månen. Kredit: NASA
Därför rekommenderades ett återvändandeuppdrag för månens isprov i en tidning av Igor Aleinov (från NASA Goddard Institute for Space Studies) och hans medarbetare som lämnades in som en del av Artemis Science Definition Call . Det är också därför NASA letar efter innovativa lösningar för hur man kan hålla prover av månens is välbevarade och intakta, och som förlitar sig på metoder som är små, lätta och effektiva.
Chad Hammons, som hanterar utmaningen genom Gateway Operations Integration and Utilization office (vid NASAs Johnson Space Center), förklarade den vetenskapliga betydelsen av månens isprov i en nyligen genomförd NASA pressmeddelande :
'Analysen av dessa ultrakalla månprover kommer att göra det möjligt för en ny generation av forskare och kuratorer att förfina sina tekniker och hjälpa oss att förbereda oss för framtida uppdrag till månen och bortom, samtidigt som de låser upp vetenskapliga hemligheter om jordens, månen och solens utveckling. Systemet. Vi litar på att det globala samfundet av innovatörer kommer med värdefulla idéer för att möta utmaningen att hålla dessa prover kalla och transportera dem tillbaka till jorden.”
Den minsta tiden för ett uppdrag att gå från månens yta till att stänka ner på jorden är cirka två veckor. Därför har NASA betonat att det kalla förvaringssystemet som används för att transportera månens isprov måste kunna upprätthålla kryogena temperaturer åtminstone så länge. Detta definieras som temperaturer från –150 °C (-238 °F) till absoluta nollpunkten (-273 °C; -460 °F).
Konstnärens intryck av Lunar Gateway. Kredit: NASA
Att upprätthålla dessa temperaturer är avgörande eftersom NASA hoppas kunna fastställa isotopinnehållet i isproverna och förekomsten av andra flyktiga ämnen. Förutom den vertikala fördelningen av vattenis i månkratrar, kommer detta att ge ledtrådar om var månens vatten kom ifrån – om det var resultatet av forntida vulkanisk aktivitet, avsatt av kometer, eller samspelet mellan solvinden (vätepartiklar) med elementärt syre.
När de beskriver målet för LDF-utmaningen på TechConnect Ventures hemsida:
'En universell kryogen lösning med ett system som kan användas kontinuerligt från Mänskligt landningssystem (HLS) till NASA-anläggningar på jorden skulle vara idealiskt; Men alla innovativa kombinationer av tillvägagångssätt, processer och system som kan leverera en genomförbar lösning på denna utmaning är av stort intresse.'
NASA vill också ha koncept som kan användas ombord Lunar Gateway som är planerad att konstrueras i omloppsbana runt månen efter Artemis III (2024) och färdigställas 2028. På liknande sätt kan system som kan integreras med Orion rymdfarkoster och ombord på markbaserade bärgningsfordon anses också vara idealiska. Målet här är att säkerställa att provinsamlingen av månens is kan fortsätta långt efterArtemis IIIäger rum.
För att påskynda införandet av ny teknik har NASA delat upp utmaningen i två separata kategorier. De inkluderar:
Små transportabla kryogena inneslutningssystem:
Bidrag för denna kategori måste vara system som är bärbara, modulära och kan installeras på flera fordon, inklusive HLS, Lunar Gateway och Orion. Det kan förlita sig på ett aktivt, passivt eller hybridkylningssystem för att hålla prover vid konstanta kryogena temperaturer och måste möjliggöra säker transport tillbaka till jorden.
Konstnärens intryck av ytoperationer på månen. Kredit: NASA
Långsiktig kryogen förvaring och transport:
För denna kategori söker NASA inlägg som kommer att leda till långsiktiga lösningar för kryogen förvaring, förbättring av befintliga kryogena system och framsteg som ska göras mot nästa generations kryogenteknologi. Detta kan inkludera (men inte begränsas till) system som sänker eller eliminerar effektkrav, är lättare och mer kompakta, förbättrar prestanda och effektivitet och utnyttjar framtida teknologier.
En total prispott på upp till $40 000 kommer att delas ut, med $20 000 tilldelade för varje utmaningskategori. Tävlingen kommer att vara öppen för bidrag till den 12 november 2020, och de som är intresserade av att delta uppmuntras att kolla in tävlingssida för mer information.
Studiet av månens is förväntas ge en mängd information. Förutom att svara på den bestående frågan om var månens vatten kom ifrån, kommer det också att ge insikt i månens urhistoria. Utöver det kan det också kasta ljus över hur vatten fördelades över hela solsystemet tidigt i dess historia och till och med hjälpa oss att lära oss hur liv uppstod på jorden.
Och allt börjar med att vi kan lägga vantarna på lite av den där månens is och få hem den i god bevaring! Låt oss ta tag i det här folket!
Vidare läsning: NASA , TechConnect Ventures