Avaruustekniikan suhteen voi vaikuttaa siltä, ettei mitään merkittävää ole tapahtunut sen jälkeen, kun kuu on laskeutunut neljä vuosikymmentä sitten. Mutta jos haluat kuvitella, kuinka avaruustutkimus kehittyy tulevina vuosikymmeninä, sinun on vain kiinnitettävä huomiota NASA: n vähän tunnettuun innovatiivisten edistyneiden konseptien ohjelmaan (NIAC). Siihen työskentelevät asiantuntijat tutkivat edistyneiden ideoiden rahoitusta, jotka Yhdysvaltain avaruusjärjestön mukaan voisivat avata uusia mahdollisuuksia aurinkokunnan tutkimiseen.
"NIAC: n tehtävänä on antaa mahdollisuus rohkeille ja epätavallisille projekteille, joita pidetään liian riskialttiina", sanoo NIAC: n ohjelmapäällikkö tri Jay Katker. Vuodesta 2011 lähtien ohjelmasta on myönnetty vuosittain huomattavia varoja hankkeille, jotka voivat johtaa merkittävään tekniseen kehitykseen. Rajoituksia on hyvin vähän. Rahoitetut ideat kattavat monia alueita edistyneistä robottijärjestelmistä edistyneisiin teknisiin ratkaisuihin, joita tarvitaan ihmisten lähettämiseen Marsiin. "Saamme satoja hakemuksia vuosittain, ja joka kerta on hämmästyttäviä ideoita, joita kukaan ei ole ajatellut aiemmin", Volker sanoo.
Olemme valinneet 10 hanketta, jotka ovat äskettäin saaneet vihreän valon NIAC-avustuksina. Voi kulua useita vuosia ennen kuin he näyttävät itsensä avaruudessa, mutta he ovat silti tutustumisen arvoisia. Ne on esitetty luokituksemme nousevassa järjestyksessä …
Jousikuormaaja
Rakettien, laskuvarjojen ja ilmatyynyjen ansiosta useat roverit pystyivät laskeutumaan Marsille. Mutta seuraavan sukupolven planeetan partiorobotit voitaisiin tehdä täysin erilaisella tekniikalla. Dr. Vytas SunSpiral ja NASA: n kollegat harkitsevat robotin lähettämistä Saturnuksen moon Titaniin, joka koostuu kokonaan sauvoista, joita pitävät venytetyt kaapelit. Tällainen "kireä" rakenne, joka on varustettu tieteellisillä laitteilla, ei vaadi laskuvarjoa tai turvatyynyä. "Itse rakenne on riittävän joustava absorboimaan iskuenergiaa laskun aikana ja suojaamaan hyötykuormaa", Sunspiral selittää. Ja se tarjoaa myös liikkuvuutta. Laskeutumisen jälkeen lyhentämällä ja pidentämällä kaapeleita hän voi kiertää tutkimalla planeettaa.
Hibernating astronautit
Mainosvideo:
Ajatusta astronautien hibernaatioista pitkien planeettojenvälisten tehtävien aikana on käytetty jatkuvasti tieteiskirjallisuudessa. Vuodesta 2001 Space Odyssey - Avatar, hienostuneista elämäntukijärjestelmistä on tulossa näkyvä kuva tulevaisuuden erittäin edistyneistä avaruusteknologioista. Mutta jopa nyt, kun Marsia pidetään tulevien pioneeritoimintojen paikkana, jotkut työskentelevät jo tieteellisen hibernaation idean käytöstä todellisuudessa. Dr. John E Bradford, yhdysvaltalaisen SpaceWorks Engineering -yrityksen presidentti, joka on saanut rahoitusta tämän lupaavan tekniikan tutkimiseen, selittää:”Lyhyesti sanottuna haluamme saattaa Marsiin menevän miehistön syväunen nukkumaan kuudesta yhdeksään kuukauteen - niin kauan lento Maan ja Marsin välillä kestää."
"Syvän unen" tekniikka, jota SpaceWorks-tiimi tutkii, tunnetaan hypotermisenä terapiana. "Sitä käytetään säännöllisesti vakavien vammojen hoitamiseen", Bradford sanoo. "Tämän lepotilan aikaansaamiseksi on välttämätöntä alentaa kehon lämpötilaa 3 - 5 ° C ja ottaa käyttöön lempeä rauhoittava lääke." Tämä eroaa hyvin astronautien jäädyttämisprosessista, jota näytetään elokuvissa, Bradford painottaa.”Emme ole sitoutuneet kylmäsäilytykseen eivätkä yritä pysäyttää kaikkia molekyyliprosesseja. Tavoitteenamme on pystyä pitämään miehistö passiivisena suljetussa tilassa tietyllä operaation aikana."
Jotta astronautit pysyisivät hengissä, ryhmä tutkii tämän tekniikan lääketieteellisiä sovelluksia.”Potilaita ruokitaan ja kastellaan laskimonsisäisesti vesiliuoksilla. Tätä menetelmää kutsutaan kaiken parenteraaliseksi ravitsemukseksi ja sitä käytetään säännöllisesti ylläpitämään ihmisen olemassaoloa pitkään syöpäpotilaiden hoidossa”, Bradford sanoo.
Miehistön nukkumisen pitämiseen pidennetyn avaruusmatkan aikana on useita etuja, Bradford sanoo:”Jos miehistö on tässä tilassa, asuintilan määrää voidaan vähentää huomattavasti. Viime kädessä tämä vähentää laskeutuneen avaruusaluksen kokonaismassaa. Asuttava tila on erittäin pieni moduuli, joka on suunniteltu neljälle tai kuudelle miehistön jäsenelle, joista jokainen on omassa lepotilassaan. Kun miehistö on hereillä, he tarvitsevat elintilan, jossa he voivat valmistaa ruokaa ja syödä, tehdä hygieniaa ja liikuntaa, nukkua, pitää hauskaa ja tehdä tutkimusta."
Se voi olla hyödyllinen myös astronautien hyvinvoinnille. "Retkellä Marsiin pieni joukko ihmisiä pidetään erittäin pienessä tilassa pitkiä aikoja suuren stressin alla ja ilman kykyä keskeyttää lentoa ongelmien ilmetessä", Bradford selittää. "Monia vaikeuksia lievitetään, jos miehistö menee nukkumaan kasvavan stressin ja mahdollisesti tylsyyden aikana."
Silti tarvitaan paljon tutkimusta, jotta tämä tekniikka voidaan käyttää avaruudessa. "Uskon viime kädessä, että siitä tulee planeettojenvälisen matkan päämuoto", Bradford sanoo. - Kuvittele vain, että aiot nukkua ja herätä 6 kuukauden sisällä jo Marsilla. Ei hassumpi!"
Avaruus 3D-tulostus
Ensimmäiset astronautit, jotka etsivät Marsia, ovat vaarassa. Avaruudessa ja itse planeetalla tapahtuvan säteilyn lisäksi heidän on asuttava kaukaisessa etupostissa ilman mahdollisuutta operatiivisiin tarvikkeisiin tarvittaessa. Jos avaruusaluksen elintärkeä osa rikkoutuu pinnalla ollessaan, kukaan ei anna varaosaa. NIAC Thrifty Air Biomaterials -projekti voisi olla ratkaisu. Siinä tutkitaan, kuinka eläviä soluja voidaan käyttää yhdessä 3D-tulostuksen kanssa avaruusalusten osien, rakennusmateriaalien ja mahdollisesti jopa ihmisen kudoksen luomiseen.
Tasainen laskuteline
NASA: n Curiosity Mars Science Laboratoryn vuonna 2012 suorittaman monimutkaisen laskeutumismenettelyn valmistelu kesti vuosia suunnittelua ja huipputekniikkaa. Operaation menestys riippui laskujärjestelmien virheetöntä toimintaa. Nykyään Curiosity tuo meille ainutlaatuisia kuvia yhdestä Punaisen planeetan tieteellisesti mielenkiintoisimmista paikoista. Mutta on paljon helpompi tapa tutkia monia mielenkiintoisempia aurinkokunnan kulmia. 2D Planetary Lander -projekti tutkii tekniikoita, joita tarvitaan erilaisten vohveli paksien laitteiden luomiseen, jotka voidaan hajauttaa planeetalle, satelliitille tai asteroidille. Jokainen tällainen, vain muutaman millimetrin paksuinen laite peittää noin neliömetrin alueen; siinä on aurinkopaneeli, tietoliikenneelektroniikka,samoin kuin säteily-, tuuli- ja lämpötila-anturit.
Lisäksi voit asentaa siihen hienovaraisia tieteellisiä välineitä lähiympäristön tutkimiseksi. Enintään 50 tällaista laitetta voidaan lähettää kohteeseen yhdellä lennolla. Kun useita 2D-paluuautoja käynnistetään, paino ei välttämättä laskeudu onnistuneesti. Tämä on hyväksyttävää, selittää projektin vetäjä Dr. Hamid Hemmati.”Se mahdollistaa myös laskeutumisen korkean riskin alueilla, joilla on kuitenkin suuri geologinen merkitys.
Ryöstölaite
Rovers ja kiertoradalla olevat avaruusalukset ovat hyviä aurinkokunnan tutkimiseen ja maaperän näytteiden toimittamiseen kaukaisista maailmoista. Samanaikaisesti näytteiden toimittaminen maahan ei ole helppoa. Vaikka anturi olisi ollut mahdollista käynnistää ilman ongelmia, sillä on pitkä matka tavoitteeseen, vaarallinen laskeutuminen, lentoonlähtö ja paluu maan ilmakehän läpi. Kysy NASA Genesis -tiimiltä miltä se tuntuu. Laite on onnistuneesti kerännyt näytteitä aurinkotuulista 32 miljoonan km pituisella avaruusreitillä ja lopulta törmäsi maanpintaan nopeudella 320 km / h Utahin autiomaassa avaamattomien laskuvarjojen takia.
Nyt Seattlessa (USA) Washingtonin yliopistosta professori Robert Wingleyn johtama ryhmä tutkii mahdollisuutta käyttää lennolle pääsytekniikoita näytteenottoon. Ajatuksena on, että lentäessään asteroidin tai satelliitin ohi, pudota tunkeutuja, jotka on kytketty avaruusalukseen pitkillä filamenteilla sen pinnalle. "Asteroideille tarvitset vain muutaman kilometrin pituisen hehkulangan ja satelliiteille ehkä kymmeniä kilometrejä", Wingley selittää. Kun tunkeilijat ovat osuneet pintaan, ne poimivat aineen kapseliin näytteiden palauttamiseksi. Tämän jälkeen kapseli vedetään nauhalla anturiin ja lähetetään takaisin maahan. "Tämä tekniikka tarjoaa valtavan harppauksen aurinkojärjestelmän alkuperän ymmärtämiseen", Wingley sanoi.
Rakennusrobotit kiertoradalla
Tutkijat ovat jo kauan maalanneet kuvia jättiläisistä kiertoradan rakenteista ja avaruusaluksista valtaisilla aurinkopaneeleilla, jotka kelluvat aurinkojärjestelmässä. Tällaisten valtarakenteiden laskeminen avaruuteen maksaa tähtitieteellisiä rahaa, ja kuten ISS: n kanssa näimme, suurin osa asennustyöstä vaatii astronauttien osallistumista.
Tohtori Robert Hoyt ja kollegat Tethers Unlimited -yrityksessä tutkivat parhaillaan näitä ongelmia. Ajatuksena on käynnistää rakenteita, jotka pystyvät itse kokoontumaan kiertoradalla. Kirjailijat kutsuvat sitä SpiderFab ("hämähäkki-valmistaja"). "Kehitämme prosessia, jossa materiaalit viedään avaruuteen kela- tai nauharullina ja sitten nämä materiaalit käsitellään tarvittavien rakenteiden luomiseksi", Hoyt selittää. Yhdistämällä robotiikkaa 3D-tulostustekniikkaan, ryhmä toivoo aloittavansa yksinkertaisimmilla kiertoradan malleilla ja siirtyvän sitten kehittää elementtejä seuraavan sukupolven avaruusaluksiin. "Miehitetyt lennot aurinkokunnan sisällä vaativat valtavia rakenteita aurinkokentaryhmien, säteilysuojaten ja muiden kriittisten komponenttien käyttöön ottamiseksi", Hoyt sanoi."Mahdollisuus laukaista materiaaleja kompaktissa muodossa, kuten kuitukäämi tai polymeerisäiliö, antaa meille mahdollisuuden käyttää pienempiä ja kustannuksiltaan edullisempia raketteja."
Purjehdus rover
Venuksella on huono maine, ja ansaitulla tavalla. Rikkihapon sateet, valtava ilmanpaine ja kuuma pinta, jonka lämpötila on noin +460 ° C, tekevät siitä erittäin turhaa. Viimeinen paikka, josta haluat lähettää itsekulkevan ajoneuvon. Planettatutkijat ovat kuitenkin juuri tekemässä tätä ja haluavat jopa varustaa sen purjeella. Kyllä, purjehduksella. Osana NICA-ohjelmaa NASA: n tutkijat tutkivat mahdollisuutta lähettää maalla purjehtiva alus toiselle planeetalle auringosta. Laite voisi pyöriä Venuksen suhteellisen tasaisten laavatasojen yli kevyellä tuulenvaihdolla, kehittäjät sanovat. Jos kaikki menee niin kuin pitäisi, Venus-rover voi toimia noin kuukauden, he uskovat.
Auringonvalon heijastimet
Jos palaamme koskaan kuuhun, yksi kiinnostavista paikoista on Shackleton-kraatterin ympäröivä alue. Kraatterin sisäosa on jatkuvasti varjossa, ja sen akselia valaisee aurinko melkein koko ajan. Sisässä oleva maaperä voisi sisältää jäätä, jota tarvittaisiin tulevaisuuden kuunpohjaan, ja akseli olisi ihanteellinen paikka aurinkopaneelien sijoittamiseen. Pimeyden takia on kuitenkin vaikea tutkia Shackleton-kraatterin ja muiden vastaavien taivaankappaleiden muodostumien syvyyksiä. Transformers for Extreme Environments -hanke ehdottaa tämän muuttamista kevyillä autonomisilla ajoneuvoilla, jotka pystyvät heijastamaan auringonvaloa pimeyteen. Origami-tyyppistä mallia voidaan käyttää kraatterin pohjan valaistamiseen, pinta-alan lämmittämiseen ja viestintään.
Sukellusvene robotit
Jupiterin kuun pinnan alla piilossa Europa on valtava nestemäisen veden valtameri. Tämä on astrobiologin unelma. Mitä sen tutkimiseksi voidaan tehdä, määrittelee parhaillaan NIAC-projekti, jota johtaa Dr. Leigh McCue Virginia-ammattikorkeakoulusta (USA).
Ryhmän suunnitelman mukaan kolme laskeutuvia ajoneuvoja olisi lähetettävä Europa-alueen pinnalle. Jokainen niistä varustetaan kryobotilla, joka sulaa tiensä jääkuoren läpi, kunnes se löytää olleensa suolameressä. Kolme kryobotti vapauttaa sitten purjelentokoneet, jotka kykenevät liikkumaan veden läpi, tutkimalla merta yksityiskohtaisesti. "Euroopan valtameri on todennäköisin paikka aurinkokunnassa, josta maapallon ulkopuolista elämää voisi löytää", McKew sanoi. - Se inspiroi minua erittäin paljon; jään etsintä Euroopassa voi muuttaa juuri sitä ajattelumme elämästä."