Кіріспе
NASA ғарыш жарысының ынталандыру сыйлықтары – американдық командалардың мемлекеттік емес қаржыландырылатын технологиялық жетістіктері үшін NASA ұйымдастырған ғарыш жарысының сыйлық конкурстары.
The Centennial Challenges are NASA space competition inducement prize contests for non government funded technological achievements by American teams.
Шығу тегі
NASA-ның Centennial Challenge Program (CCP) бағдарламасы NASA-ның миссиялары мен аэроғарыш қауымдастығы үшін құнды озық технологияларды дамыту процесіне халықты тікелей тартады. CCP белгілі бір технологиялық міндетті орындаған жеке тұлғаларға немесе командаларға ақшалай сыйлықтарды көздейтін конкурстар түрінде ұсынылады. Бұл байқаулар 1903 жылы Райт ағайындардың алғашқы ұшуын жасауына 100 жыл толуының құрметіне «Жүзжылдық» деп аталды. Райт ағайындарының новаторлық өнертабыстары бұл сынақтардың рухын бейнелейді. Centennial Challenges ұзақ тарихы бар технологиялық сыйлық конкурстарының негізінде құрылған, олардың ішінде Лонгитюд сыйлығы (Жохан Харрисон жеңіске жетті), Ортег сыйлығы (Чарльз Линдберг жеңіске жетті), Ансари X PRIZE (Scaled Composites жеңіске жетті) және DARPA Grand Challenge (2005 жылы Станфорд университеті және 2007 жылы Карнеги Меллон университеті жеңіске жетті) бар. Сыйлықтардың дәстүрлі гранттарға қарағандағы басты артықшылығы – мақсатқа қол жеткізілген жағдайда ғана ақша төленеді. 1999 жылғы Ұлттық Инженерлік Академиясы комитетінің баяндамасында «Конгресс федералдық агенттіктерді ғылым мен технология саласындағы ынталандыру сыйлықтарын конкурстармен кеңінен сынап көруге шақыруы керек» деп ұсынылған. 2003 жылы X PRIZE Foundation көмегімен жүргізілген NASA Space Architect зерттеуі Centennial Challenges бағдарламасын құруға әкелді. NASA федералдық агенттік ретінде федералдық үкіметтің ең ірі үш сатып алу бюджетінің біріне ие. Энергетика министрлігі (DOE) және Қорғаныс министрлігі (DOD) бұл үштікті толықтырады. Конгресс сутегі отынына қатысты технологиядағы жаңалықтар үшін «H Prize» қаржыландыруын ұсынғаннан кейін, Энергетика министрлігі NASA және DARPA Қорғаныс министрлігіне қосылып, дәстүрлі мемлекеттік мердігерлер мен федералдық сатып алу қызметкерлері назарынан тыс қалған көптеген технология тәжірибешілерін қолдайтын бұл парадигмалық өзгерісті нығайтуға дайын.
Үлгілерді қайтару роботы сынағы
Үлгілерді қайтару роботы сынағы – геологиялық үлгілерді тауып, алып кете алатын автономды, қиын өңірлердегі роботты құрастыруды мақсат етеді. Бұл сынақтың мақсаты – автономды роботтехниканы және қашықтан басқару технологиясын дамыту. Жүлде қоры – 1,5 миллион АҚШ доллары. Бірінші деңгейдегі жарысқа қатысып, бірақ жеңіске жетпеді. Сынақтың екінші кезеңі 2013 жылдың 6-8 маусымында WPI-де өтті. Он команда 1-ші деңгейдегі жүлде үшін бақ сынасты. Лос-Анджелестің "Survey" командасы 1-ші деңгейді сәтті аяқтағаны үшін 5000 доллар сыйлық алды: олардың роботы платформадан шығып, үлгіні алып, 15 минут ішінде платформаға оралды. Екінші деңгейге ешқандай команда өте алмады. Үшінші сынақ 2014 жылдың 9-14 маусымында WPI-де өтті. 17 команда 1-ші және 2-ші деңгейдегі жүлделер үшін жарысты. Батыс Вирджиния университетінің (WVU) "Mountaineers" командасы, доктор Ю Гудің жетекшілігімен, 1-ші деңгейдегі сынақты сәтті аяқтады. 2014 жылы ешбір команда 2-ші деңгейдегі сынақты аяқтаған жоқ. Төртінші жарыс 2015 жылдың 8-12 маусымында WPI-де өтті. 16 команда 1-ші және 2-ші деңгейдегі жүлделер үшін бақ сынасты. Батыс Вирджиния университетінің "Mountaineers" командасы 2-ші деңгейдегі сынақты (екі үлгі жинап немесе 3 ұпай алып) сәтті аяқтады және 100 000 доллар сыйлық жеңіп алды. 2015 жылы ешбір команда 1-ші немесе 2-ші деңгейдегі сынақты аяқтаған жоқ. Бесінші жылғы сынақ екі кезеңге бөлінді. 1-ші деңгейдегі сынақ 2016 жылдың 6-11 маусымы аралығында өтті. Бес жаңа команда 1-ші деңгейді аяқтады. 2-ші деңгейдегі соңғы сынақ 4 және 5 қыркүйекте өтті. Батыс Вирджиния университетінің "Mountaineers" командасы 5 үлгі жинап, жалпы есеп бойынша 11 ұпай жинады және 750 000 доллар сыйлықпен жеңіске жетті. Бұл шараларды NASA және WPI робототехника орталығы үйлестірді.
Марсқа көтерілу көлігі сыйлығы
MAV сыйлығы – NASA Ғылыми миссиялар дирекциясының болашақ Марс миссияларына қатысты технологияларды көрсетуге бағытталған шақыру. Бұл жарыс MAV миссиясын имитациялайды. NASA Марстан үлгілерді әкелген кезде, оларды Марс бетінен орбитаға шығарып, Жерге қайтаратын ғарыш кемесімен кездесуді қамтамасыз ететін арнайы ракеталық жүйе – MAV қажет болады. MAV Challenge ракетаға жоғары сенімді және дербес үлгілерді орналастыруды, жер бетінен ұшыруды және үлгі контейнерін жеткізуді талап етеді. Осы жарыстан алынған инновациялық технологиялар болашақта Марсты зерттеу миссиясын жоспарлау кезінде қарастырылуы мүмкін. Бірінші орынға 25 000 доллар, екінші орынға 15 000 доллар, ал үшінші орынға 10 000 доллар сыйлық беріледі. Жарысқа қатысушы командалар барлық міндетті тапсырмаларды сәтті орындағаннан кейін ғана сыйлық ақшасын алуға құқылы. Алғашқы жарыс 2015 жылдың сәуір айында өтті. Солтүстік Каролина штатының Рали қаласындағы Мемлекеттік университеті бірінші орын үшін 25 000 доллар жеңіп алды, ал Техас штатының Стивенвилл қаласындағы Тарлтон мемлекеттік университеті екінші орынды алып, 15 000 доллар сыйлыққа ие болды. Үшінші орын жеңімпазы болған жоқ.
Кюб іздеу сынағы
"Cube Quest Challenge" жарысы, Айға жақын және одан әрі ұшуға қабілетті, шағын спутниктерді жобалау, құрастыру және жеткізу міндеттерін орындайтын командаларға 5 миллион долларлық жүлде қорын ұсынады. "Cube Quest" командалары NASA-ның "Space Launch System" (SLS) зымыранымен ұшырылатын "Orion" ғарыш кемесінің алғашқы миссиясында қосымша жүк орны үшін бәсекелесу мүмкіндігіне ие болады. Жарыс үш кезеңнен тұрады: Жердегі турнирлер, "Deep Space Derby" және "Lunar Derby". Жердегі турнирлер 4-6 ай сайын өткізіліп, "Orion" және "SLS" ғарыш кемелерінің бірінші интеграциялық ұшуына қатысу мүмкіндігін береді. "Deep Space Derby" шағын ғарыш аппараттарын пайдалана отырып, терең ғарышпен байланыс құрудың жаңа шешімдерін табуға бағытталған, ал "Lunar Derby" негізінен шағын ғарыш аппараттары үшін қозғалтқыштарды және Жерге жақын байланыс жүйелерін жетілдіруге арналған.
Жасыл ұшудың қиындықтары
Google-дің демеушілігімен өткен "Жасыл ұшу" сынағының мақсаты – жолаушысына бір галлон бензинге тең энергияны жұмсап, екі сағаттан кем уақытта 320 шақырым (200 миль) ұша алатын ұшақ құрастыру болып табылады. 1,650,000 АҚШ доллары көлеміндегі жүлде 2011 жылдың 25 қыркүйегі мен 1 қазаны аралығында Санта-Роза, Калифорниядағы Чарльз М. Шульц Сонома округі әуежайында ойнатылды. CAFE Foundation – бұл НАСА-ның Centennial Challenges бағдарламасымен серіктестік құрып, сынақты өткізген одақтас ұйым. 2011 жылдың 1 қазанында CAFE ұшақтарды тамашалау және қатысушы командалармен кездесу үшін ашық есік күнін ұйымдастырды. Google Green Flight Challenge көрмесі 2011 жылдың 3 қазанында Калифорния штатының Саннивейл қаласындағы NASA Ames Research Center-де өтті. Көрме веб-сайтында тегін кіру билеттерін алуға болады. Көрмеде қатысушы ұшақтар, жеңімпаздарға табысталған чектер және жасыл энергия технологияларының қосымша көрмелері ұсынылды.
Қатты байлау сынағы
Бұл бәйге ғарыш лифтісінің маңызды құралы – аса берік тіректерді құруға қатысты міндеттерді қойды. 2005 жылғы бәйгеде ең берік тіректі жасаған командаға 50 000 АҚШ доллары сыйлық тағайындалды, ал келесі жылдардағы бәйгелерде әрбір жеңімпаздың нәтижесі алдыңғы жылғыдан 50%-ға жақсы болуы керек еді. Ешқандай қатысушы тірек, саудадағы стандартты тіректен асып түспеді, сондықтан 2006 жылы сыйлық қоры 200 000 АҚШ долларына дейін ұлғайтылды. 2007 жылы осы бәйгеге арналған жүлде сомасы 500 000 АҚШ долларына көтерілді. 2011 жылғы Strong Tether Centennial Challenge бәйгесі 2011 жылдың 12 тамызында Вашингтон штатының Редмонд қаласында өткен Ғарыш Лифті Конференциясында ұйымдастырылды. Microsoft, The Leeward Space Foundation және The International Space Elevator Consortium ұйымдастырған Ғарыш Лифті Конференциясы бес жыл бойы тіректер бәйгесін өткізіп келеді, бірақ әлі күнге дейін жеңімпаз анықталған жоқ.
Қуатты сәуле сынағы
Power Beam байқаулары 2005, 2006, 2007 және 2009 жылдары өткізілді. Олар ғарыш лифтілеріне қатысты қолданыстарға бағытталған. Командалар тік кабель бойымен өрмелеуге қабілетті механикалық құрылғыларды (көтеріліс құралдарын) құрастырды. Құрылғының қуат көзі өздігінен қамтамасыз етілмеді, ол жерде қалды. Техникалық міндет – қуатты көтеріліс құралына беру және оны тиімді әрі сенімді түрде механикалық қозғалысқа айналдыру болды. Бұл – сымсыз қуатпен жұмыс ілейтін таспа арқылы өрмелеуші роботты жасау бойынша жарыс. Жарыс шарты бойынша робот белгілі бір уақыт ішінде үлкен жүк көтеруі керек. 2005 жылғы алғашқы байқауда ең жақсы көрсеткен үш командаға 1 м/с ең төменгі деңгейге жеткені үшін 50 000, 20 000 және 10 000 АҚШ доллары сыйлық тағайындалған. Дегенмен, ешбір команда бұл стандартқа сай келмеді, тек екі команда ғана сәулелік қуатпен көтеріле алды. 2006 жылы сыйлық қоры 200 000 АҚШ долларына дейін артты, бірақ ешбір команда талаптардың барлық шартын орындай алмады. Power Beam Challenge және ғарыш лифтілері технологияларына қатысты басқа да сынақтар туралы толық ақпарат алу үшін Elevator:2010 бетіне жүгініңіз. 2007 жылы бұл байқаудың жүлде қоры 500 000 АҚШ долларына дейін өсті. 2009 жылғы жарыста қатысушылар лазерлік қуатпен жұмыс ілейтін құрылғыларын тікұшақтан ілінген бір шақырымдық кабель бойымен көтерді. LaserMotive LLC компаниясы 2009 жылғы Power Beaming Challenge байқауында 900 000 АҚШ долларын жеңіп алды.
Вертикаль және айға қондыру қиындықтары
XPrize Cup Expo-да жарияланып, XPrize Foundation басқаратын бұл сыйлық, айға қондыру үшін қажетті биіктікке және энергияға қол жеткізе алатын VTVL (вертикальді ұшып шығу, вертикальді қону) суборбитальдық зымыранға арналған. "Vertical Lander Challenge" сынағы 50 метрлік ең төменгі биіктік, 100 метрлік көлденең қашықтық, 90 секундтық ұшу уақыты, тегіс бетке қону және жанармай құюдан кейін бастапқы орнына оралуды талап етеді. Айға қондыруға арналған күрделі сын ұшу уақытын 180 секундқа дейін ұзартады және тасты бетке қонуды қамтамасыз етеді. VLC-нің бірінші жүлдесі 350 000 доллар, ал LLC-нің бірінші жүлдесі одан да жоғары. 2006 жылы Wirefly X PRIZE Cup-та Armadillo Aerospace бәсекеге қабілетті жалғыз команда болды. Олардың "Pixel" аппараты сапардың бір бөлігін үшінші рет сәтті аяқтады, бірақ қайтып ұшқаннан кейін көп ұзамай апатқа ұшырап, барлық жүлделер иесіз қалды. 2008 жылы Armadillo Aerospace жеңілдетілген деңгейдегі VLC сыйлығын сәтті жеңіп алды. 2009 жылы екінші деңгейдегі бірінші жүлдені Masten Space Systems жеңіп алды, ал Armadillo Aerospace екінші деңгейдегі екінші жүлдені иеленді.
Түнгі роверлік сынақ
"Түнгі ровер" сынағы – күн энергиясымен жұмыс істейтін және сақталған энергиямен маңызды уақыт бойы жұмыс істей алатын робот құрастырудан тұрады. Мақсаты – ғарыш миссияларында қолдану үшін экстремалды ортада жұмыс істейтін батарея технологиясын дамытуға серпін беру. Жүлде қоры – 1,5 миллион АҚШ доллары. NASA бұл сынақ бойынша коммерциялық емес ұйым Clean Tech Openмен серіктес. 2013 жылғы қазан айының мәліметі бойынша, "Түнгі ровер" сынағы қатысушылар тіркелмегендіктен жабылды.
Адамсыз әуе кемелері жүйелерінің әуе кеңістігіндегі операциялары
2012 жылдың қазан айында НАСА ұшқышсыз ұшақтарды Ұлттық әуе кеңістігі жүйесіне интеграциялауға мүмкіндік беретін негізгі технологияларды әзірлеу мақсатымен бәйге жариялады. Бәйгенің назар аударуы жоғары деңгейдегі операциялық тұрақтылықты және басқа әуе трафигін "сезіп, қашу" қабілетін көрсетуге бағытталған. Бәйге екі кезеңге бөлінуі тиіс болған: 1-кезең 2014 жылдың көктемінде өткізу жоспарланған, ал 2-кезең 1-кезең сәтті аяқталғаннан кейін бір жылдан соң өтетін болған. 1-кезеңдегі жалпы сыйлық қоры 500 000 АҚШ долларына тең болды. 2-кезеңде 1 миллион АҚШ доллары сыйлық қоры қарастырылған. 2013 жылдың мамыр айында НАСА бәйгені басқару үшін Огайо штатының Дейтон қаласындағы Development Projects Inc. компаниясын таңдағанын хабарлады. 2014 жылдың қараша айына қарай НАСА адамсыз ұшқыш жүйелердің (UAS) әуе кеңістігіндегі операциялар бәйгесін (AOC) күтпеген техникалық және операциялық қиындықтарға, сондай-ақ қосымша шығындарға байланысты тоқтатты. НАСА-ның ғасырлық бәйгелері тарихи түрде жоғары тәуекелді және минималды мемлекеттік қаржыландырумен жүзеге асырылған тиімді шаралар болды. НАСА AOC-тің күтілетін нәтижелерін қарастырып, бәсекені жоспарланғандай өткізу уақтылы да, тиімді де емес деп шешті. НАСА-ның AOC-ті тоқтатуы тіркелген командалардың техникалық прогресіне немесе өнімділігіне ешқандай қатысы жоқ.
СО2 түрлендірудің қиындықтары
CO2 конверсиясы – бұл көмірқышқыл газын қантқа айналдыру бойынша жарыс, осы қант ғарыш пен Марста биоөндіріс үшін шикізат ретінде қолданылады. Бұл жарыс 2018 жылы биологиялық емес жүйе арқылы өсімдіктердің үнемі жүзеге асыратын процесін қайта жасай алуға халықты ынталандыру мақсатында басталды. 2019 жылы химиялық түрлендіруді жүзеге асыратын жүйені жобалау үшін жарыстың 1-кезеңінің жеңімпаздары болып Калифорния университеті, Принстон университеті, Рутгерс университеті, Air Company және Dioxide Materials командаларының бес командасы әрқайсысы 50 000 доллар көлемінде сыйлық алды. Жарыстың 2-кезеңі 2021 жылы аяқталды, ал үш команда 750 000 долларлық жүлде қорын бөлісті.