تقنيات الفضاء المستقبلية لشراكات الاستكشاف

في أبريل 2015، اختارت وكالة ناسا في أول عملية اختيار لبرنامج NextSTEP اثنتي عشرة شراكة للنهوض بدراسات المفاهيم ومشاريع تطوير التكنولوجيا في مجالات الدفع المتقدم، والسكن، والأقمار الصناعية الصغيرة. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

طوّرت مشاريع الدفع الكهربائي المتقدمة المختارة أنظمة تكنولوجيا الدفع في نطاق 50 إلى 300 كيلوواط (67 إلى 402 حصان) لتلبية احتياجات مجموعة متنوعة من مفاهيم مهمات الفضاء السحيق. واقتصرت مشاريع الدفع المتقدمة الثلاثة ضمن برنامج NextSTEP، والتي تتراوح قيمتها بين 400 ألف دولار و3.5 مليون دولار سنويًا لكل مشروع، على فترة أداء مدتها ثلاث سنوات تركز على جهود الاختبار الأرضي. والشركات المختارة هي: ^{[ 4 ]} 

• شركة أد أسترا للصواريخ في ويبستر، تكساس
• شركة إيروجيت روكيتداين في ريدموند، واشنطن
• MSNW في ريدموند، واشنطن ^{[ 4 ]}

كان الهدف من هذه الاختيارات تعزيز قدرات كبسولة أوريون من خلال تطوير إمكانيات تمكنها مبدئيًا من إعالة طاقم مكون من أربعة أفراد لمدة تصل إلى 60 يومًا في الفضاء القريب من القمر، مع إمكانية التوسع لاحقًا لتوفير قدرات سكنية متكاملة لمهام المريخ المستقبلية. تناولت المشاريع المختارة مفاهيم، وفي بعض الحالات، ساهمت في تطوير تقنيات متعلقة بالسكن والعمليات، أو التحكم البيئي وقدرات دعم الحياة لنظام السكن. امتدت فترات الأداء الأولية لمشاريع NextSTEP السبعة للسكن إلى 12 شهرًا، بقيمة تتراوح بين 400 ألف ومليون دولار أمريكي لجهود الدراسة والتطوير، مع إمكانية تحديد مراحل لاحقة خلال المرحلة الأولية. الشركات المختارة هي: ^{[ 4 ]}

• شركة بيجلو إيروسبيس المحدودة، شمال لاس فيغاس، نيفادا
• شركة بوينغ في باسادينا، تكساس
• شركة داينتكس ، هانتسفيل، ألاباما
• شركة هاميلتون ساندستراند لأنظمة الفضاء الدولية ، ويندسور لوكس، كونيتيكت
• شركة لوكهيد مارتن لأنظمة الفضاء في دنفر، كولورادو
• أوربيتال إيه تي كيه من دالاس، فيرجينيا
• شركة أوربيتال تكنولوجيز كوربوريشن في ماديسون، ويسكونسن ^{[ 4 ]}

كان من المتوقع أن تُطلق مشاريع كيوب سات المختارة في الجائزة كحمولة ثانوية في الرحلة الأولى لنظام إطلاق الفضاء ، أرتميس 1. وقد ساهمت اختيارات كيوب سات في معالجة الثغرات المعرفية الاستراتيجية لدى ناسا، مما قلل المخاطر، وزاد الفعالية، وحسّن تصميم استكشاف الفضاء الروبوتي والبشري. ^{[ 4 ]}

كان لمشروعي NextSTEP CubeSat عقودٌ ذات سعر ثابت، تتضمن مراحل فنية ودفعات محددة، وقيمًا إجمالية تتراوح بين 1.4 و7.9 مليون دولار أمريكي لكل عقد، وذلك لتغطية تكاليف التطوير والتشغيل بالكامل. الشركات المختارة هي: ^{[ 4 ]}

• شركة لوكهيد مارتن لأنظمة الفضاء في دنفر، كولورادو
• جامعة مورهد الحكومية في مورهد، كنتاكي ^{[ 3 ] [ 4 ]}

نُفذت أنشطة برنامج NextSTEP من خلال عقود ذات سعر ثابت مع دفعات مرحلية، بالإضافة إلى مساهمات من موارد الشركات. وقدّم الشريك المختار جهودًا شاملة في مجال الدراسة وتطوير التكنولوجيا، مما أفاد وكالة ناسا والمشاريع التجارية المستقبلية. ^{[ 4 ]}

ابتداءً من سبتمبر 2016، وبموجب الملحق (أ) من برنامج NextSTEP-2، مُنحت ست شركات ما يقارب 24 شهرًا لتطوير نماذج أولية أرضية أو إجراء دراسات مفاهيمية لموئل فضائي عميق . توفر أنظمة السكن مكانًا آمنًا للبشر للعيش فيه مع انتقالهم إلى ما وراء الأرض، لا سيما في سياق رحلاتهم من القمر إلى المريخ . الشركات المختارة هي: ^{[ 5 ]}

• شركة بيجلو إيروسبيس في لاس فيغاس
• شركة بوينغ في باسادينا، تكساس
• شركة لوكهيد مارتن في دنفر
• أوربيتال إيه تي كيه من دالاس، فيرجينيا
• أنظمة الفضاء التابعة لشركة سييرا نيفادا في لويزفيل، كولورادو
• NanoRacks of Webster, Texas ^{[ 5 ]}

في أغسطس 2016، قدرت وكالة ناسا أن إجمالي قيمة جميع الجوائز، التي تغطي العمل في عامي 2016 و2017، سيبلغ حوالي 65 مليون دولار، مع استمرار الجهود والتمويل الإضافي حتى عام 2018. وكان مطلوبًا من الشركاء المساهمة بما لا يقل عن 30 بالمائة من تكلفة الجهد المقترح الإجمالي. ^{[ 5 ]}

في يناير 2018، مُنحت شركة سييرا نيفادا (SNC) تعديلًا على عقدها يسمح بتطوير أنظمة متطورة لدعم الحياة وإنتاج الغذاء تعتمد على مصادر حيوية في مكاتبها بمدينة ماديسون، ولاية ويسكونسن. يهدف المشروع إلى إنتاج وحدات نباتية قادرة على إعادة تدوير مياه الشرب من مياه الصرف الصحي، وتجديد الأكسجين من ثاني أكسيد الكربون، وإنتاج غذاء طازج لرواد الفضاء، ودعم الحماية من الإشعاع للطاقم أثناء رحلات الاستكشاف العميق، مثل رحلات المريخ. ^{[ 6 ]}

في ديسمبر 2017، أصدرت وكالة ناسا عدة مجموعات من الإعلانات والعقود واتفاقيات قانون الفضاء (SAA). ^{[ 7 ] [ 8 ]}

أصدرت وكالة ناسا في البداية إعلانًا عامًا (BAA) تطلب فيه "مقترحات لدراسات مقارنة وتصميم وتصنيع واختبار المكونات والأنظمة الفرعية الحيوية اللازمة لاكتساب ومعالجة الموارد خارج الأرض وتحويلها إلى ماء وأكسجين ووقود". ^{[ 7 ]} وتتوقع ناسا إصدار عقود متعددة بأسعار ثابتة لمبالغ صغيرة على مراحل، لمدة تصل إلى خمس سنوات. وسيُشترط تقاسم التكاليف و/أو مساهمة المستثمرين. ^{[ 9 ]}

في المرحلة الثانية، مُنح مبلغ إجمالي قدره 10.2 مليون دولار أمريكي على مدى 18 شهرًا لتطوير معدات نموذجية لاستخدامها في مختبر التصنيع الرقمي (FabLab). ستُجري هذه الآلات عمليات تصنيع حسب الطلب في الفضاء. وقد طُرحت مقترحات تطوير مختبر تصنيع متعدد المواد من الجيل الأول (FabLab) في الفضاء، والمخصص لمهام الفضاء، في مايو 2017 بموجب الملحق ب من إعلان الوكالة العامة لبرنامج NextSTEP-2. ^{[ 10 ]} وكان الفائزون الثلاثة بالمنح هم: ^{[ 8 ]}

• شركة إنترلوج في أنهايم، كاليفورنيا
• شركة تيكشوت إنك ، غرينفيل، إنديانا
• شركة Tethers Unlimited Inc. في بوثيل ^{[ 8 ] [ 11 ]}

في ديسمبر 2018، أعلنت وكالة ناسا عن إصدار طلب رسمي لتقديم العروض كملحق (هـ) من برنامج NextSTEP-2، مما يتيح للشركات الأمريكية تقديم عروض لتصميم وتطوير أنظمة جديدة قابلة لإعادة الاستخدام تُمكّن رواد الفضاء من الهبوط على سطح القمر. ^{[ 12 ]} وفي 14 فبراير 2019، استضافت ناسا منتدى صناعيًا في مقرها الرئيسي لتقديم لمحة عامة عن نظام الهبوط البشري (HLS). ^{[ 13 ]}

في أبريل 2019، أعلنت وكالة ناسا عن طلب رسمي لتقديم عروض للملحق "ح" من مشروع NextSTEP-2، مما أتاح للشركات الأمريكية تقديم عروض لتصميم وتطوير عنصر الصعود لنظام الهبوط البشري (HLS)، بما في ذلك المقصورة المستخدمة أثناء عمليات الهبوط. ^{[ 14 ]} وتم توسيع نطاق هذا الطلب لاحقًا ليشمل المركبة الهابطة بأكملها - عنصر الهبوط، وعنصر الصعود، ومركبة النقل. ^{[ 15 ]}

تنتهي المرحلة الثالثة بنشر حالة التشغيل الخاصة بوحدات السكن في الفضاء السحيق وأنظمة السكن. ^{[ 16 ]}

يهدف هذا المشروع إلى تطوير مركبة تعمل بالطاقة الشمسية الكهربائية ومأهولة ، وقادرة على الوصول إلى مدار المريخ. وهو مشروع لاحق يستخدم بعض الأجهزة والبرامج والأنظمة التي طورتها مبادرة NextSTEP. وهو حاليًا في مرحلة التخطيط الأولية. ^{[ 16 ] [ 2 ]}