État de l’habitat gonflable

Chaque année, le défi d’idées Breakthrough, Innovate and Game-Change (BIG) de la NASA invite des étudiants innovants à créer et à démontrer des concepts qui pourraient bénéficier aux futures missions humaines sur la Lune et au-delà. Le thème de cette année est « Systèmes gonflables pour les opérations lunaires », qui peuvent réduire considérablement la masse et la taille des charges utiles envoyées sur la Lune.

Ceci est essentiel pour le programme Artemis car il renvoie des astronautes sur la Lune pour la première fois depuis l’ère Apollo, il y a plus de cinquante ans. Cela réduira également les coûts d’envoi de charges utiles vers la Lune, Mars et d’autres destinations dans l’espace lointain.

Le BIG Idea Challenge est parrainé par la Direction des missions de technologie spatiale (STMD) de la NASA dans le cadre d’un effort de collaboration entre le programme Game Change Development (GCD) et le Bureau de l’engagement pour la science, la technologie, l’ingénierie et les mathématiques (STEM) de l’agence. Le concours est administré conjointement par le National Institute of Space (NIA) et le Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (JHUAPL) et est financé par un GCD et un National Space Grant and Fellowship Project. Dans le cadre du défi, des équipes de cinq à 25 étudiants et conseillers pédagogiques soumettront des propositions, et cinq à huit finalistes seront sélectionnés pour un développement ultérieur.

Malgré des décennies de croissance et de développement, les plus grands défis liés à l’envoi de missions habitées dans l’espace restent limités en taille et en masse. Qu’on le veuille ou non, les lancements sont toujours soumis à l’équation des fusées, ce qui crée un cercle vicieux dans lequel des charges utiles plus importantes nécessitent plus de propulseur pour se libérer de la gravité terrestre. Cela signifie à son tour des fusées plus grosses avec des réservoirs de carburant plus lourds, etc. Ainsi, de grandes structures ne peuvent être placées à la surface de la Lune ou de Mars sans des mécanismes de déploiement et d’assemblage complexes sur place.

La NASA a exploré plusieurs solutions à ce problème, notamment l’utilisation de ressources locales pour créer des matériaux de construction et répondre aux besoins des astronautes – également connue sous le nom d’utilisation des ressources in situ (ISRU). Cela présente l’avantage de réduire la quantité de fournitures que les astronautes devront emporter avec eux tout en réduisant le recours aux missions de réapprovisionnement. Une autre solution consiste à envoyer de grands systèmes gonflables, de faible masse et pouvant être étroitement emballés dans des housses de charge utile. Une fois qu’ils atteignent leur destination et sont gonflés, ils s’étendent jusqu’à atteindre plusieurs fois leur taille stockée.

Combinés à des tissus avancés et à un renforcement de pression interne, les systèmes gonflables peuvent fournir des habitats robustes et une protection environnementale contre les conditions extraterrestres difficiles. C’est l’objet du Big Idea Challenge 2024, dans le cadre duquel des équipes de niveau universitaire sont chargées de concevoir des habitats comprenant des éléments gonflables. Ceux-ci vont des tours, ponts et antennes aux robots souples, actionneurs, connecteurs, mécanismes de déploiement, sas et abris temporaires. Nicky Werkheiser, responsable de la maturation technologique pour le STMD de la NASA, a déclaré dans un récent communiqué de presse de la NASA :

« Ce défi est particulièrement passionnant car il applique une réflexion originale aux processus de conception et d’ingénierie qui seront nécessaires pour intégrer des composants gonflables dans les missions spatiales. Exploiter l’impressionnante créativité démontrée par ce collectif pourrait fournir des solutions véritablement nouvelles pour l’exploration spatiale future. .»

Les finalistes seront sélectionnés par un panel d’experts de la NASA et de l’industrie qui évalueront la proposition et le package vidéo pour les scénarios de mission impliquant des systèmes gonflables. Les cinq à huit classes sélectionnées recevront une allocation comprise entre 50 000 $ et 150 000 $, comprenant les dépenses pour le matériel, le matériel, l’équipement de test, les logiciels, etc. Les équipes passeront les neuf prochains mois à développer, affiner, tester leurs propositions et préparer un business plan. Une rédaction technique de 15 à 20 pages détaillant leurs conclusions. Cela sera suivi du forum annuel BIG Idea l’automne prochain, où ils seront invités à soumettre leurs concepts pour examen de conception technique.

Cela comprendra des démonstrations de validation de principe dans des environnements de test analogiques simulant les conditions lunaires. Tomas Gonzalez Torres, chef de projet de subventions spatiales pour le Bureau d’engagement STEM de la NASA, a déclaré :

 » Lorsqu’il s’agit de technologies critiques pour les prochains efforts d’exploration spatiale, le monde universitaire est un partenaire important. Les équipes au niveau universitaire repoussent les limites en termes de créativité mais aussi en démontrant une préparation technologique aux idées innovantes. Ces idées peuvent être intégrées dans développement technologique à l’échelle micro et macro. »

Le concours de cette année complète le Lunar Forge Challenge 2023, dans le cadre duquel des étudiants du premier cycle et des cycles supérieurs ont reçu jusqu’à 180 000 $ pour concevoir, développer et démontrer des technologies qui permettront la production d’infrastructures lunaires à partir de minéraux dérivés de l’ISRU. Ces technologies, ainsi que d’autres, seront essentielles aux missions Artemis et aux objectifs à long terme de la NASA, de ses collègues agences et partenaires commerciaux visant à créer une infrastructure permanente sur la Lune. En plus d’améliorer l’exploration, la recherche et peut-être la colonisation lunaire, ces efforts permettront de futures missions sur Mars et au-delà.

Pour en savoir plus sur le Big Idea Challenge 2024 et comment participer, visitez le site Web de BIG Idea. bigidea.nianet.org.