Når det kommer til rumteknologi, kan det se ud som, at der ikke er sket noget væsentligt siden månelandingen for fire årtier siden. Men hvis du ønsker at forestille dig, hvordan rumudforskning vil udvikle sig i de kommende årtier, skal du bare være opmærksom på NASAs lidt kendte program med innovative avancerede koncepter (NIAC). De specialister, der er ansat i det, studerer spørgsmålet om finansiering af avancerede ideer, som ifølge det amerikanske rumfartsbureau kunne åbne nye muligheder for at udforske solsystemet.
"NIAC's mission er at give en chance for dristige og usædvanlige projekter, der betragtes som for risikable," siger NIAC-programleder Dr. Jay Katker. Siden 2011 har programmet hvert år afsat betydelige midler til projekter, der kan føre til betydelige teknologiske fremskridt. Der er meget få begrænsninger. De finansierede ideer spænder over mange områder, fra avancerede robot-systemer til de avancerede tekniske løsninger, der er nødvendige for at sende mennesker til Mars.”Vi modtager hundreder af ansøgninger hvert år, og hver gang er der fantastiske ideer, som ingen har tænkt på før,” siger Volker.
Vi har valgt 10 projekter, der for nylig har modtaget grønt lys i form af NIAC-tilskud. Det kan gå mange år, før de viser sig i rummet, men de er stadig værd at lære at kende. De præsenteres i stigende rækkefølge efter vores ratings …
Fjederbelastet rover
Raketter, faldskærme og luftpuder gjorde det muligt for flere rovere at lande på Mars. Men den næste generation af planetariske spejderobotter kunne udføres ved hjælp af en helt anden teknologi. Dr. Vytas SunSpiral og kolleger fra NASA overvejer at sende en robot til Saturns måne Titan, som udelukkende vil bestå af stænger, der holdes sammen af strækkede kabler. En sådan "anspændt" struktur, der er udstyret med videnskabeligt udstyr, kræver ikke faldskærm eller airbag.”Selve strukturen er fleksibel nok til at absorbere slagkraft under landing og for at beskytte nyttelasten,” forklarer Sunspiral. Og det giver også mobilitet.”Efter landing, ved at forkorte og forlænge kablerne, kan hun rulle rundt på at udforske planeten.
Dvale astronauter
Salgsfremmende video:
Ideen om dvale i astronauter under udvidede interplanetære missioner er kontinuerligt udnyttet i science fiction. Fra 2001 Space Odyssey til Avatar er sofistikerede livsstøttesystemer ved at blive et synligt billede af fremtidens meget avancerede rumteknologier. Men selv nu, når Mars betragtes som stedet for fremtidige pioneraktiviteter, arbejder nogle allerede med at bruge sci-fi-ideen om dvaletilstand i virkeligheden. Dr. John E Bradford, præsident for det amerikanske firma SpaceWorks Engineering, der har modtaget finansiering til at forske på denne lovende teknologi, forklarer:”Kort sagt, vi vil sætte besætningen, der skal til Mars, i dyb søvn i seks til ni måneder - det er, hvor lang tid flyvningen mellem Jorden og Mars varer."
Den "dybe søvn" -teknik, som SpaceWorks-teamet undersøger, er kendt som hypotermisk terapi.”Det bruges regelmæssigt til behandling af alvorlige kvæstelser,” siger Bradford. "For at inducere denne tilstand af dvaletilstand er det nødvendigt at sænke kernekropstemperaturen med 3-5 ° C og indføre et blødt beroligende middel." Dette er meget forskelligt fra processen med frysning af astronauter, der vises i film, understreger Bradford.”Vi beskæftiger os ikke med kryokonservering og forsøger ikke at stoppe alle molekylære processer. Vores mål er at være i stand til at holde besætningen inaktiv i et trangt rum under en bestemt del af missionen."
For at holde astronauterne i live, studerer teamet den medicinske anvendelse af denne teknologi.”Patienter fodres og vandes intravenøst ved hjælp af vandige opløsninger. Denne metode kaldes al-parenteral ernæring og bruges regelmæssigt til at opretholde menneskelig eksistens over lang tid i behandlingen af kræftpatienter,”siger Bradford.
Der er en række fordele ved at holde besætningen i søvn under en udvidet rumtur, siger Bradford:”Hvis besætningen er i denne tilstand, kan mængden af opholdsareal reduceres betydeligt. Dette reducerer i sidste ende den samlede masse af det rumfartøj, der lanceres. Det beboelige rum vil være et meget lille modul designet til fire eller seks besætningsmedlemmer, som hver er i sit eget dvaletøjskammer. Når besætningen er vågen, har de brug for et rum til at bo, hvor de kan lave mad og spise, hygiejne og motionere, sove, have det sjovt og undersøge.”
Det kan også være gavnligt for astronauternes velvære.”På en ekspedition til Mars vil en lille gruppe mennesker være indesluttet i et meget lille rum i lang tid under høj belastning og uden evnen til at afbryde flyvningen i tilfælde af et problem,” forklarer Bradford. "Mange problemer afhjælpes, hvis besætningen går i seng i en periode med stigende stress og muligvis kedsomhed."
Alligevel kræves der meget forskning for at gøre denne teknologi anvendelig i rummet.”I sidste ende tror jeg, at dette vil blive den vigtigste tilstand for interplanetær rejse,” siger Bradford. - Forestil dig, at du skal sove og vågne op om 6 måneder allerede på Mars. Ikke så slemt!"
Space 3D-udskrivning
De første astronauter, der undersøger Mars, vil komme i fare. Foruden stråling i rummet og på selve planeten, bliver de nødt til at leve i en fjern forpost uden mulighed for driftsmæssige forsyninger om nødvendigt. Hvis en vital del af rumfartøjet går i stykker på overfladen, er der ingen til at levere en reserve. NIAC Thrifty Air Biomaterials-projektet kan være løsningen. Den undersøger, hvordan levende celler kan bruges i kombination med 3D-udskrivning til at skabe rumfartøjsdele, konstruktionsmaterialer og muligvis endda menneskeligt væv.
Fladt landingsudstyr
Det tog mange års planlægning og avanceret teknik at forberede den komplekse landingsprocedure til NASAs Curiosity Mars Science Laboratory i 2012. Missionens succes afhang af den fejlfri drift af landingssystemerne. I dag bringer Curiosity os unikke billeder af et af de mest videnskabeligt interessante steder på den røde planet. Men der er en meget lettere måde at udforske mange flere interessante hjørner af solsystemet. 2D Planetary Lander-projektet undersøger de teknologier, der er nødvendige for at skabe en række vaffeltykke enheder, der kan spredes over en planet, satellit eller asteroide. Hver sådan enhed, kun et par millimeter tyk, dækker et område på cirka en kvadratmeter; det vil bære et solcellepanel, kommunikationselektronik,samt sensorer til stråling, vind og temperatur.
Derudover kan du installere subtile videnskabelige instrumenter på det for at studere de umiddelbare omgivelser. Op til 50 sådanne enheder kan sendes til målet i en flyvning. Når flere 2D-genindvindingsbiler lanceres, er det måske ikke vægten, der lander med succes. Dette er acceptabelt, forklarer projektleder Dr. Hamid Hemmati.”Det tillader også landing i områder med høj risiko, som dog er af stor geologisk interesse.
Apparat til røveri
Rovers og kredsende rumfartøjer er gode til at udforske solsystemet og levere jordprøver fra fjerne verdener. Det er ikke let at levere prøver til Jorden. Selv hvis det var muligt at starte sonden uden problemer, har den en lang vej til målet, en risikabel landing, start og retur gennem jordens atmosfære. Spørg NASA Genesis-teamet, hvordan det føles. Enheden indsamlede med succes prøver af solvind på en rute med en længde på 32 millioner km og styrte til sidst ned på jordoverfladen med en hastighed på 320 km / t i Utah-ørkenen på grund af uåbnede faldskærme.
Nu undersøger en gruppe ledet af professor Robert Wingley ved University of Washington i Seattle (USA) muligheden for at bruge boardingteknikker til prøveudtagning. Idéen er, at når man flyver forbi en asteroide eller en satellit, slipper gennemtrængere, der er forbundet til rumfartøjet med lange filamenter på dens overflade.”For asteroider har du brug for et filament, der kun er et par kilometer langt og måske titusinder af kilometer til satellitter,” forklarer Wingley. Når penetratorerne rammer overfladen, henter de stoffet ind i kapslen for at returnere prøver. Denne kapsel trækkes derefter af en streng til sonden og sendes tilbage til Jorden. "Denne teknik vil give et stort spring fremad i forståelsen af solsystemets oprindelse," sagde Wingley.
Konstruktionsrobotter i kredsløb
Forskere har længe malet billeder af gigantiske orbitalstrukturer og rumskibe med enorme solcellepaneler flyder i solsystemet. Det koster astronomiske penge at lancere sådanne kolossale strukturer i rummet, og som vi så med ISS, kræver det meste af installationsarbejdet deltagelse af astronauter.
Dr. Robert Hoyt og kolleger ved Tethers Unlimited undersøger i øjeblikket en måde at køre på disse vanskeligheder på. Ideen er at lancere strukturer, der er i stand til selvmontering i kredsløb. Forfatterne kalder det SpiderFab ("spider-fabricator").”Vi udvikler en proces, hvor materialer lanceres i rummet i form af ruller eller ruller med tape, og derefter behandles disse materialer for at skabe de nødvendige strukturer,” forklarer Hoyt. Ved at kombinere robotik med 3D-udskrivningsteknologi håber gruppen at starte med de enkleste orbital-design og derefter gå videre til at udvikle elementer til næste generations rumfartøjer. "Bemærkede flyvninger inden for solsystemet kræver enorme strukturer for at indsætte solpanelarrays, strålingsskærme og andre kritiske komponenter," sagde Hoyt."At være i stand til at udsætte materialer i en kompakt form, såsom en spole af fiber eller en beholder med polymer, vil give os mulighed for at bruge raketter af mindre størrelse og omkostninger."
Sejler rover
Venus har et dårligt omdømme, og det er det fortjent. Regn med svovlsyre, enormt atmosfærisk tryk og en varm overflade med en temperatur på ca. +460 ° C gør det ekstremt uvurderligt. Det sidste sted, du vil sende et selvkørende køretøj. Imidlertid er planetforskere lige ved at gøre dette og ønsker endda at udruste det med et sejl. Ja, med sejl. Som en del af NICA-programmet undersøger NASA-forskere muligheden for at sende et landbaseret sejlskib til en anden planet fra Solen. Enheden kunne rulle over de relativt flade lavasletter i Venus i en let brise, siger udviklerne. Hvis alt går som det skal, kan Venus-roveren arbejde i cirka en måned, tror de.
Sollysreflekser
Hvis vi nogensinde vender tilbage til månen, er et af de steder, vi er interesseret i, området omkring Shackleton Crater. Den indre del af krateret er konstant skjult i skygge, og dens skaft er oplyst af solen næsten hele tiden. Jorden indeni kunne indeholde is, der var nødvendig til en fremtidig månebase, og skaftet ville være et ideelt sted at huse solcellepaneler. Det vil dog være vanskeligt at udforske dybderne i Shackleton-krateret og lignende formationer på andre himmellegemer på grund af mørket. Projektet Transformers for Extreme Environments foreslår at ændre dette med lette autonome køretøjer, der er i stand til at reflektere sollys ned i mørket. Det origami-lignende design kan bruges til at belyse bunden af et krater, til at opvarme et overfladeareal og til kommunikation.
Ubåd robotter
Skjult under overfladen af Jupiters måne Europa er et stort hav af flydende vand. Dette er en astrobiologs drøm. Hvad der kan gøres for at undersøge det, bestemmes i øjeblikket af et NIAC-projekt ledet af Dr. Leigh McCue fra Virginia Polytechnic University (USA).
I henhold til gruppens plan skal tre nedstigningsvogne sendes til overfladen af Europa. Hver af dem vil være udstyret med en kryobot, der smelter vej gennem isskorpen, indtil den befinder sig i det subglaciale hav. De tre kryoboter frigiver derefter svævefly, der er i stand til at bevæge sig gennem vandet og udforske havet i detaljer.”Europas ocean er det mest sandsynlige sted i solsystemet, hvor der kan findes udenjordisk liv,” sagde McKew. - Det inspirerer mig meget; isudforskning i Europa kan ændre netop vores måde at tænke på livet på."