チャレンジ原文 https://2019.spaceappschallenge.org/challenges/our-moon/eeny-meeny-miney-sample
要約
あなたは宇宙飛行士/ロボットミッションの主任であり、月から貴重な標本をさらに研究するために地球に持ち帰る責任があります。ミッションの前またはその途中に、月のサンプルをどのように迅速かつ効果的に評価しますか?潜在的な科学的価値のあるサンプルとあまり興味のない物質とをどのように区別しますか?
背景
1969年から1972年の間に、アポロの宇宙飛行士は6つの着陸地点から800ポンドの月の岩を持ち帰りました。彼らはどのようにして家に持ち帰るのに最適な岩であるかを判別したのでしょうか?二人がビーチを歩いているとき、二人とも同じ種類の貝殻や同じ貝殻からの破片を拾いますか?
すべての月のサンプルには何らかの価値がありますが、一部は他よりも科学的に重要であり、「価値」の概念は実際に科学者やエンジニアの関心に依存します。集めた岩を拾い上げて評価するための時間とツールは非常に限られているなかで、科学者はどのようにして月面での宇宙飛行士の時間から最も科学的および工学的な「価値」を得ることができるでしょうか?一部の科学者および/またはエンジニアは、私たちの太陽系の起源の長い物語を伝える月の歴史的記録に注目しています。水の可能性に注目する人もいます。地球上の隕石と月の岩との比較を研究したい人もいます。月に構造物を作りたいので、土の性質を知る必要がある人もいます。他にも多くの競合する優先順位が今日の科学者とエンジニアに関連していますが、過去のミッションでは、月を出る前にミッション中のサンプルを評価して、どのサンプルまたはサンプルの一部を持ち帰るかについて明確な優先順位を与える方法がありませんでした。
このチャレンジのゴールは、ミッション前またはミッション中にその場で月のサンプルを評価し、特定のミッションに最も価値のあるサンプルまたはサンプルの一部のみを収集することにより、それぞれの月ミッションの科学的および工学的価値を高めることです。
考慮事項(案)
あなたの解決策として、月への人間/ロボットのミッションのシミュレーションを考案し、「余分な」材料ではなく、最も価値のある標本のみを回収します。 ミッションで「価値」をどのように定義しているのかを明確にしてください。サンプルが提供する目的と、サンプルを「価値ある」ものにする特性は何ですか? 「価値」は必ずしも金銭的価値であるわけではありませんが、サンプルの収集と回収にはコストがかかります。よって、収集できる最も重要なサンプルで作業していることを確認する必要があります。
ソリューションの例には次のものがあります(ただし、これらに限定されません)。
- 事前にサンプルをロボットで探索して取得するための新しい方法を説明します。
- 乗組員が現場で検査するためのツールを設計し、最も価値のあるサンプルまたは岩石を選択/カット/コアリング(地質試料を採取)します。
- 月の宇宙飛行士の時間を最大限に活用するために、マーズ2020ミッションのロボット機能を月面ミッションに適合させるロボットミッションを提案する。
- サンプルを取得するためのツール(例:手作業用コアドリル、サンプル切断ツールなど)および3D X線、X線蛍光(XRF)、走査電子顕微鏡(SEM)、中性子スペクトル検出器などの非破壊評価(NDE)検査技術など、人間またはロボットのミッションで、地球に持ち帰るサンプルの重さ当たりの価値最大化する方法を模索します。
- サンプルを収集するために宇宙飛行士をどのエリアに送るかを見つけることを任すことができる「スカウト」ロボットを開発します。
- さらなる研究のためにサンプルを地球に持ち込む必要なく、サンプルから一次的な科学データを抽出するシステムを設計します。
- あなたの優秀な頭脳が想像できるものなら何でも作りましょう!
ソリューションは、次のメトリックについて評価されます。
- 宇宙飛行士の節約された時間。
- 船外活動(EVA)の宇宙飛行士の節約された時間。
- 月を地球に残す岩石/土壌のポンドあたりの価値の増加率。
- その価値がその場で決定されたため地球へ回収されなかった岩/土壌の質量。
- 成熟したシステムの使用 -「宇宙に対応」するための労力や開発を最小限に抑制。
ソリューションを開発する際に考慮すべきいくつかのヒントを次に示します。
- 生のサンプルは、岩、岩の破片、コアサンプル、または塵です。
- サンプルを取得するための興味深いゾーンは、着陸地点からかなり離れている場合があります。
- いくつかのクレーターは非常に暗くて寒く、急な側面を持つ場合があります。
- 処理されたサンプルは、成層構造を保持する必要な場合があります。または、一般的なミネラル含有量のみで十分な場合もあります。
- 収集されたときに評価できるサンプルは、効率を高める可能性があります。
リソース例
[PDF] Lunar Source Book(第7章) http://www.lpi.usra.edu/publications/books/lunar_sourcebook/pdf/LunarSourceBook.pdf
[PDF] 月の有人探査における月の塵の化学反応性について(英語レポート) https://www.lpi.usra.edu/decadal/leag/DavidJLoftus.pdf
注)NASAは、米国政府以外の団体を承認するものではなく、米国政府以外のウェブサイトに含まれる情報について責任を負いません。
リンク
2019年チャレンジ要約集 https://blog.spaceapps.jp/entry/2019/10/05/000059