Kuusi uskomatonta avaruushanketta, joihin NASA on sijoittanut
Hyppääminen Plutoon, köysi Mars-satelliitille Phobos ja nopein avaruusmoottori - Gazeta. Ru kertoo uskomattomista projekteista, joihin NASA päätti investoida.
Yhdysvaltain kansallisen avaruusjärjestön NASAn suojeluksessa järjestetään vuosittain kilpailu rehellisesti hulluista puol fantastisista projekteista, jonka tavoitteena on valita sellaiset, jotka mahdollisuuksien mukaan voivat tulla läpimurtoavaroiksi. Innovatiivisten edistyneiden konseptien (NASA Innovative Advanced Concepts - NIAC) puitteissa ehdotetaan sekä täysin toteutettavissa olevia hankkeita että jotain hyvin kaukaisesta tulevaisuudesta.
Joten esimerkiksi vuonna 2011 melua aiheutti varojen kohdentaminen "traktoripalkin" luomisen mahdollisuuden tutkimiseen - kuten se, joka kuljetti esineitä etäisyydellä "Star Trek" -sarjasta. Joskus ehdotetaan ja tuetaan jopa suoraan tieteellisiä käsitteitä, mutta onneksi niitä ei ole paljon.
Tänä vuonna avaruusjärjestö päätti sijoittaa varhaisessa vaiheessa 15 ehdotettuun tekniikkaan (niin kutsuttuun vaiheeseen I - ensimmäiseen vaiheeseen). Sääntöjen mukaan voittajille tarjotaan 125 tuhatta dollaria suorittamaan alustava toteutettavuustutkimus yhdeksän kuukauden kuluessa, osoittamaan konseptin toteutettavuus ja jos se onnistuu, hakemaan lisäinvestointeja (enintään 500 tuhatta dollaria) kahden vuoden kuluessa toisessa vaiheessa lupaavan kehityksen tutkiminen.
Lähes kuka tahansa voi osallistua kilpailuun (on vain tärkeää, että ryhmässä on vähintään yksi Yhdysvaltain kansalainen).
"NIAC-ohjelma houkuttelee tutkijoita ja innovaattoreita tiede- ja tekniikkayhteisöistä, mukaan lukien budjettijärjestöjen edustajat", kertoo Steven Yurchik, NASAn avustaja avaruustekniikasta. "Ohjelma tarjoaa nuorille mahdollisuuden ja keinot tutkia spekulatiivisia ilmailu- ja avaruuskonsepteja, joita arvioimme ja jätämme sivuun tulevassa teknologiasalkkumme."
Yksi voittajista oli tällä kertaa venäläisen syntyperäisen NASAn työntekijän Vyacheslav Turyshevin projekti - avaruusteleskooppi, joka käyttää aurinkoa objektiivina eksoplaneettojen tutkimiseen, joista Gazeta. Ru aiemmin kertoi.
Mainosvideo:
Täydellinen luettelo vuodelta 2017 ensimmäisestä ja toisesta vaiheesta löytyy täältä, ja luetellaan mielenkiintoisimmat, mielestämme vaiheen I käsitteet.
Hyppää Plutoon
Benjamin Goldman Global Aerospace Corporation -yrityksestä esitteli automaattisen planeettojen välisen aseman (katso yllä oleva kuva), joka tulee Pluton ilmakehään 14 km / s nopeudella ja toimittaa 200 kg: n laskeutumismoduulin kääpiöplaneetan pinnalle vähentäen nopeutta aerodynaamisen jarrutuksen ja kulutuksen vuoksi tämä on vain muutama kilogramma polttoainetta.
Paine Pluton pinnalla on 10 miljoonaa kertaa pienempi kuin maapallon, mutta sen ilmakehä on noin seitsemän kertaa laajempi kuin maapallon, ja sen tilavuus on 350 kertaa itse Pluton. Aluksen ohitettu sata kilometriä tällaista superharvinaisen ilmapiirin (tarkemmin sanoen eksosfäärin), alus voi menettää 99,999% alkuperäisestä kineettisestä energiastaan, mikä johtaa lopulliseen nopeuteen, joka on verrattavissa tai jopa pienempi kuin silloin, kun roverit laskeutuvat Marsille. Tämän temppun avulla raketin polttoainetarve laskeutua Plutoon voidaan vähentää 3,5 kiloon.
Suoritettuaan tieteellistä tutkimusta ensimmäisellä laskeutumispaikalla laskeutuva ajoneuvo siirtyy "pomppivaan" tilaan - matalan painovoiman (0,063 "sama") vuoksi se voi hypätä paikasta toiseen tutkimalla erityisen mielenkiintoisia maiseman alueita. Ehdotettu konsepti mahdollistaa yksityiskohtaisen tutkimuksen Pluton pinnasta käyttäen suhteellisen pienimassista laitetta kohtuullisin kustannuksin 10-15 vuodessa.
Avarushissi Phoboksen yli
Kevin Kempton NASA: n Langley-tutkimuskeskuksesta ehdotti antureilla pakatun koettimen ripustamista Phoboksen, yhden Marsin kahdesta kuusta, pinnan yli. Toisin kuin toinen satelliitti, Deimos, Phobos on massiivisempi ja sijaitsee lähempänä planeettaa. Sondia, nimeltään PHLOTE, ehdotetaan kiinnitettäväksi kaapelin avulla, joka on venytetty Lagrange-pisteestä L1 (tämä on gravitaatiovakauden alue planeetan ja sen satelliitin yhdistävällä suoralla).
Koska piste L1 sijaitsee vain 3,1 km: n päässä Phobosin pinnasta, kaapelin pituudelle ei aseteta vaatimuksia, jotka ylittävät nykyaikaisen tekniikan kyvyt (se on tarkoitus tehdä hiilinanoputkiin perustuvaksi).
Anturilla varustettu koetin voi joko leijua satelliitin pinnan päällä (kääntyi aina Marsille toisella puolella) tai laskeutua maahan.
Koska Phobosilla on erittäin alhainen painovoima, koettimella on suhteellisen matala purskekuormitus.
Phobos itsessään on erittäin mielenkiintoinen kohde, Neuvostoliiton ja myöhemmin Venäjän tutkijat käyttivät paljon vaivaa tutkimukseensa, mutta kaikki retkikunnat eivät onnistuneet. Seuraava "Phobos-Grunt" on suunniteltu kanssamme tulevaisuudessa. Amerikkalaiset tutkivat satelliittia vaiheittain, kun he ovat aiemmin ripustaneet GPR: n koettimeen mittaamaan kohteen pinnan koostumusta sen määrittämiseksi, kuinka paksu hienorakeinen regoliittikerros on ja mitä ongelmia se aiheuttaa tuleville laskeutumisille. Muita tärkeitä työkaluja voivat olla annosmittarit säteilyympäristön tutkimiseen, kamerat ja spektrometri pinnan mineraalikoostumuksen analysointiin. PHLOTE tarjoaa pysyvän "silmän taivaalla" -läsnäolon laskuoperaatioihin ja operatiiviseen seurantaan.
Navigointitarkkojen Doppler-lidarien, ultrakevyiden aurinkopaneelien ja erittäin tehokkaiden sähköisten propulsiojärjestelmien tulisi pitää asema "leijuu" pitkään.
Tämä malli voi olla hyödyllinen myös silloin, kun henkilö laskeutuu Marsin pinnalle. Koska Phoboksen koostumus on samanlainen kuin meteoriiteilla - hiilipitoisilla kondriiteilla, sen uskotaan sisältävän mineraaleja, joita voidaan käyttää happi- ja polttoainevarastojen täydentämiseen paluumatkalla maahan.
Tällaista "talutushihnaa" voidaan kuitenkin käyttää paitsi Phobosissa myös Deimosissa, samoin kuin Pluto-Charon-järjestelmän L1-pisteessä, jossa molemmat rungot ovat "lukittuina" vuorotellen (samat puolet kääntävät aina toistensa puoleen). Tämä tarkoittaa, että PHLOTE-tyyppinen avaruusalus voisi laskeutua talutushihnalla Pluton harvinaiseen ilmakehään tutkimalla sen kemiallista koostumusta kaikilla korkeuksilla (toisin kuin perinteinen koetin).
Omenapuut Marsilla
Adam Erkin Kalifornian yliopistosta Berkeleyssä, innoittamana Matt Damonin sankarin eloisista (mutta tieteellisesti epäilyttävistä) jaksoista Marsin perunoiden viljelyssä elokuvassa "The Martian" (2015), mietti mahdollisuutta muuttaa Marsin maaperä ravinnealustaksi bioinsinöörityötä käyttäen. Ehdotetaan poistettavaksi bakteerit, jotka voivat detoksifioida perkloraatit (perkloorihapon suolat) Marsin maaperästä, sekä rikastaa sitä ammoniakilla.
Tällaista kehitystä ei tietenkään voida yliarvioida tulevien miehitettyjen Mars-operaatioiden tukemisen sekä tämän planeetan edelleen maastomuodostamisen kannalta. Erillisesti perkloraatin poistamiseen ja typen kiinnittämiseen liittyvät prosessit ovat jo biologien tiedossa, mutta vaaditaan luomaan yhden lajin mikro-organismikantoja, jotka kykenevät molempiin samanaikaisesti.
Tätä tarkoitusta varten on tarkoitus tutkia Pseudomonas (Pseudomonas) -suvun ja ennen kaikkea Pseudomonas stutzeri -bakteerin ekstremofiilisiä bakteereja, joiden eri kannat voivat sekä taistella perkloraattia vastaan että kykenevät typen kiinnittämiseen (esimerkiksi kanta A1501). Pseudomonaateilla on kaksi tärkeää etua, jotka tekevät kokeista niiden kanssa helpompaa kuin esimerkiksi fotosynteettisillä ekstremofiileillä - syanobakteereilla: voit käyttää E. colilla jo kehitettyjä menetelmiä, ja lisäksi "sadon" kaksinkertaistaminen on mahdollista vain tunnissa (ei seitsemässä) tuntia tai jopa neljä päivää, kuten syaanibakteerien tapauksessa).
Kamera on jo kehitetty simuloimaan Marsin olosuhteita: paine alle 10 kPa, lämpötila –60 - +40 ° С, matala valovoima, ultraviolettisäteily, ilmakehä, joka koostuu 95% hiilidioksidista ja 3% typestä. On tarpeen selventää ääriolosuhteiden alue, jossa tutkitut kannat pystyvät selviytymään, lisääntymään ja täyttämään tarkoituksensa.
Nämä kehityssuunnat eivät kuitenkaan rajoitu Marsiin - tulevaisuudessa on tarkoitus tutkia maaperän biologisen puhdistamisen mahdollisuutta poistetuilla bakteereilla: esimerkiksi puhdistaa maa öljylähteiden läheisyydessä, myrkyllisten vuotojen yhteydessä, rikastaa maaperää vihannestuotannon lisäämiseksi, torjua nälkää kuivilla alueilla ja vastata suurten ryhmien tarpeisiin väestö jne.
Tyhjiöilma Marsille
Tämä tekniikka, jonka ehdotti Georgia Techin John Paul Clarke, on samanlainen kuin tavanomainen ilmalaiva sillä ainoalla erolla, että hissiä ei tuota lämmitetty ilma, helium tai vety, vaan jäykkä rakenne, joka ylläpitää tyhjiötä sisällä, syrjäyttää ilmaa ja tarjoaa siten hissin.
Nykyiset materiaalit eivät vielä kestä maapallon ilmanpainetta, mutta Marsissa ilmanpaine on kaksi suuruusluokkaa pienempi, jolloin tyhjiöilmalaivan toiminta ei ole vain mahdollista, mutta tuo myös tiettyjä etuja verrattuna perinteisiin ilmalaivoihin. Kuoren on tarkoitus olla monikerroksinen ja ristikko. Ristikkoa käytetään tukemaan vakuumivaipan kahta kerrosta. Marsin ilmakehällä on korkeampi keskimääräinen molekyylipaino ja lämpötila kuin muilla aurinkokunnan planeetoilla.
Tämän seurauksena alipaineinen Marsin ilmalaiva voi teoreettisesti kuljettaa kaksi kertaa niin paljon hyötykuormaa kuin saman kokoinen helium tai vety, mutta sitä verrataan suotuisasti kuljettajaan siinä mielessä, että se ei juutu hiekkaan.
Jos tyhjöilmalaiva on paineistettu, se voidaan korjata ja ilma pumpata uudelleen ulos, kun taas perinteinen ilmalaiva ei pysty palauttamaan heliumin tai vedyn syöttöä. Koska tyhjöilmalaiva ei käytä nousua varten kaasua, se voi suorittaa lähes loputtoman määrän korvaavia liikkeitä korkeuden säätämiseksi tai vakauttamiseksi vastauksena ympäristön lämpötilan muutoksiin.
Tyhjiöputki voi myös käyttää jäykää vaippaansa suojaamaan instrumentteja auringon säteilyltä ja suurenergisiltä hiukkasilta, ja siihen voi sijoittaa aurinkopaneeleja. Ainoa on löytää sellaisia materiaaleja ja rakenteita, jotka ovat riittävän kevyitä ja kestäviä kestämään ulkoista painetta …
Nopein alus
John Brophy NASA: n suihkumoottorilaboratoriosta on ehdottanut uutta tapaa lentää aurinkokunnan laitamille. Pluton hänen laivallaan voi saavuttaa 3,6 vuodessa,
ja 500 tähtitieteellisen yksikön etäisyys on kulunut 12 vuodessa.
Yhden vuoden aikana on myös mahdollista toimittaa 80 tonnin hyötykuorma Jupiterin kiertoradalle, mikä avaa mahdollisuuden miehitettyihin tehtäviin jättiläisille planeetoille.
Uusi arkkitehtuuri edellyttää 10 km: n halkaisijan ja 100 MW: n lasersäteilijöiden ryhmän luomista, joka kiihdyttää laitetta; valokennoryhmän läsnäolo itse avaruusaluksessa, joka sieppaa tehokkaasti siirretyn energian hienosäätämällä lasertaajuuksia ja tuottamalla 12 kV: n jännitteen; lopuksi ionimoottori, jonka spesifinen impulssi on 58 tuhatta ja teho 70 MW (käy ilmi, että valonmuunnoshyötysuhde on 70%), jossa litiumia käytetään työväliaineena, eikä tutumpaa ksenonia.
Litium varastoidaan kiinteänä aineena, se ionisoituu helposti, eliminoi inertin kaasun vuotamisen potkurista ja eroosiosta, mikä takaa rakettimoottorin erittäin pitkän käyttöiän.
Nopealle avaruusalukselle on tärkeää, että massa on pieni ja moottorin erityinen työntövoima on suuri. Irrottamalla virtalähde ja suurin osa virranmuuntolaitteista aluksesta ja korvaamalla kaikki aurinkokennojen kevyellä ryhmällä, voidaan saavuttaa suhde 0,25 kg / kW. Vertailun vuoksi: modernilla Dawn-automaattiasemalla, joka harjoittaa asteroidin länsimaata ja kääpiöplaneetta Ceres, on vastaavasti 300 kg / kW ja ominaisimpulssi 3000 s.
Tulevaisuudessa kaikki tämä mahdollistaa ajattelun tähtienvälisestä matkasta.
Vierailu helvettiin
Robert Youngquist NASA: n Kennedy Space Centeristä on ehdottanut uuden korkean lämpötilan pinnoitteen kehittämistä, joka heijastaa jopa 99,9% auringon säteistä, 80 kertaa paremmin kuin nykyiset kollegat. Tämä saavutetaan käyttämällä matalalämpöistä pinnoitetta, jota kehitetään parhaillaan NIAC: n taloudellisella tuella.
Tietokonesimulaation avulla sen odotetaan lisäävän heijastimen tehokkuutta, laskevan sen suorituskyvyn ja saavan toimivan prototyypin, joka lähetetään testausta varten kumppaneille Johns Hopkinsin yliopiston soveltavan fysiikan laboratoriosta. Mallinnuksen ja testauksen tuloksia käytetään kehitettäessä aurinkoa, jonka aikana laitteen on lähestyttävä tähden pintaa yhden auringon säteen etäisyydellä
- suuruusluokkaa lähempänä kuin Solar Probe Plus, jonka on tarkoitus aloittaa elokuussa 2018. Uuden ennätyksen lisäksi tämä projekti saavuttaa merkittävää edistystä lämpösuojausongelmien ratkaisemisessa ja parantaa lämpösäätöä tulevissa Mercury-vierailuissa.
Maxim Borisov