Mit Artemis plant die NASA, langfristige bemannte und robotische Missionen auf der Mondoberfläche durchzuführen, um die künftige bemannte Erkundung des Mars vorzubereiten. Die Erweiterung der Explorationskapazitäten erfordert eine robuste Mondinfrastruktur, einschließlich praktischer und kostengünstiger Möglichkeiten zum Bau einer Mondbasis. Eine Methode ist der Einsatz der In-situ-Ressourcennutzung (ISRU) – oder der Fähigkeit, natürlich vorkommende Ressourcen zu nutzen –, um in Zukunft Verbrauchsmaterialien zu produzieren und Strukturen zu bauen, was Forscher unabhängiger von der Erde machen wird.
Ein ISRU-Prozess, über den die NASA mehr erfahren möchte, ist das Schmieden von Metallen aus Mondmineralien, um in der Zukunft Strukturen und Werkzeuge herzustellen. Im Rahmen ihrer 2023 Breakthrough, Innovative and Game-Changing (BIG) Idea Lunar Forge Challenge suchte die NASA nach innovativen Konzepten von Universitätsstudenten, um eine ISRU-Metallproduktionspipeline auf dem Mond zu entwerfen. Die anderthalb Jahre dauernde Herausforderung, die vom Space Technology Mission Directorate (STMD) und dem Office of STEM Engagement der NASA finanziert wird, unterstützt die Lunar Surface Innovation Initiative der NASA bei der Entwicklung neuer Ansätze und neuartiger Technologien, um den Weg für eine erfolgreiche Erforschung der Mondoberfläche zu ebnen Oberfläche des Mondes.
Die Finalistenteams präsentierten ihre Forschungsergebnisse, Designs, Prototypen und Testergebnisse einer Jury aus NASA- und Industrie-Juroren auf einem Abschlussforum am 16. November in Cleveland, Ohio.
Das Team der University of Utah hat in Zusammenarbeit mit dem Powder Metallurgy Research Laboratory den Artemis Award gewonnen, der die höchste Auszeichnung bei der BIG Idea Challenge 2023 darstellt. Ihr Mondschmiedeprojekt, Herstellung von Stahl aus Mondregolith durch Carbonyleisenraffinierung (CIR), stellt einen vielversprechenden Weg dar, Eisen aus reduziertem Mondregolith zu extrahieren und es in einem zweistufigen Prozess zu einem hochreinen Pulverprodukt zu veredeln. Der Artemis Award wird an das Team verliehen, dessen Konzept das beste Potenzial hat, zu einer Artemis-Mission beizutragen und in diese integriert zu werden.
Collin Andersen, Teamleiter
Universität von Utah und Forschungslabor für Pulvermetallurgie
Die Teams könnten sich für Technologien entscheiden, die an jedem Punkt der Mondmetallproduktionspipeline benötigt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:
- Metallveredelung
- Umformmaterialien für die additive Fertigung
- Testen und Qualifizieren der 3D-gedruckten Infrastruktur für den Einsatz auf dem Mond
Im Januar reichten die Teams Vorschlagspakete ein, aus denen im März 2023 sieben Finalisten für eine Finanzierung von bis zu 180.000 US-Dollar ausgewählt wurden, was einer Gesamtsumme von fast 1,1 Millionen US-Dollar für alle Teams entspricht. Anschließend arbeiteten die Finalisten neun Monate lang an der Konzeption, Entwicklung und Demonstration ihrer Konzepte. Das BIG Idea-Programm 2023 endete mit seinem jährlichen Forum, bei dem die Teams ihre Ergebnisse vorstellten und Fragen der Jury beantworteten, gefolgt von einer interaktiven Postersitzung. Experten der NASA und anderer Luft- und Raumfahrtunternehmen bewerteten die studentischen Konzepte auf der Grundlage technischer Innovation, Glaubwürdigkeit, Management und Verifizierungstests der Teams. Zusätzlich zur Präsentation stellten die Teams ein technisches Papier und ein technisches Poster zur Verfügung, in denen ihre geplante Metallproduktionspipeline detailliert beschrieben wird.
Niki Werkheiser
Direktor für Technologiereifung bei STMD
Zusätzlich zum Spitzenplatz wurden mehrere Teams in anderen Kategorien ausgezeichnet, darunter:
Edison-Preis: Missouri Universität für Wissenschaft und Technologie
--Path-to-Flight-Auszeichnung: University of North Texas mit Advanced Materials & Manufacturing Processes Institute an der UNT; Aktiviertes Engineering
Systemtechnik: Northwestern University mit Wearifi Inc.; Rexnord Aerospace; QuesTek Innovations LLC; und ANSYS, Inc.
Beste Verifizierungsdemonstration: Colorado School of Mines
BIG Picture Award: Massachusetts Institute of Technology mit Honeybee Robotics
Innovationspreis: Pennsylvania State University mit RFHIC & Jacobs Space Exploration Group
Die BIG Idea Challenge 2023 wird von der NASA durch eine Zusammenarbeit zwischen dem Game Changing Development-Programm des STMD und dem Space Grant-Projekt des Office of STEM Engagement gesponsert. Die Herausforderung wird von einer Partnerschaft zwischen dem National Institute of Aerospace und dem Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) verwaltet.
Die NASA sponsert die BIG Idea Challenge 2023 durch ihr Game Changing Development-Programm und das Space Grant-Projekt des Office of STEM Engagement. Das National Institute of Aerospace und das Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland, haben die Herausforderung für die NASA gemeistert.
Teampräsentationen, technische Dokumente und digitale Poster sind auf der BIG Idea-Website verfügbar.
Die vollständigen Wettbewerbsdetails finden Sie unter:
https://bigidea.nianet.org/2023-challenge/
