Seks utrolige rumprojekter, som NASA har investeret i
Spring på Pluto, et reb til Mars-satellitten Phobos og den hurtigste rummotor - Gazeta. Ru taler om utrolige projekter, som NASA besluttede at investere i.
I regi af den amerikanske National Space Agency NASA afholdes der årligt en konkurrence med ærligt sindssyge semi-fantastiske projekter, hvis formål er at vælge dem, der, hvis de implementeres, kan blive gennembrudte rummissioner. Inden for rammerne af programmet for innovative avancerede koncepter (NASA Innovative Advanced Concepts - NIAC) foreslås både fuldt realiserbare projekter og noget fra en meget fjern fremtid.
Så for eksempel blev brummen i 2011 forårsaget af tildelingen af midler til at undersøge muligheden for at skabe en "traktorbjælke" - som den der bar objekter over en afstand i Star Trek-serien. Nogle gange tilbydes og subsidieres endda ærligt talt pseudovidenskabelige begreber, men heldigvis er der ikke mange af dem.
I år besluttede rumagenturet at investere i 15 foreslåede teknologier på et tidligt tidspunkt (i den såkaldte fase I - den første fase). I henhold til reglerne tilbydes vinderne $ 125.000 hver til at gennemføre en indledende gennemførlighedsundersøgelse inden for ni måneder, vise konceptets gennemførlighed og, hvis det lykkes, kvalificere sig til yderligere investeringer (op til $ 500 tusind) inden for to år inden for anden fase studerer en lovende udvikling.
Næsten alle kan deltage i konkurrencen (det er kun vigtigt, at gruppen inkluderer mindst en amerikansk statsborger).
”NIAC-programmet tiltrækker forskere og innovatorer fra de videnskabelige og tekniske samfund, herunder repræsentanter for budgetorganisationer,” forklarer Steven Yurchik, assisterende stabschef for NASAs rumteknologiske administration. "Programmet giver unge mulighed og midler til at udforske spekulative luftfartskoncepter, som vi evaluerer og lægger til side i vores fremtidige teknologiportefølje."
En af vinderne denne gang var projektet fra en indfødt i Rusland, NASA-medarbejder Vyacheslav Turyshev - et rumteleskop, der bruger Solen som en linse til at undersøge exoplaneter, som Gazeta. Ru tidligere rapporterede.
Salgsfremmende video:
En komplet liste over 2017 for første og anden fase kan findes her, og vi viser de mest interessante, efter vores mening, fase I-begreber nedenfor.
Spring på Pluto
Benjamin Goldman fra Global Aerospace Corporation præsenterede konceptet med en automatisk interplanetarisk station (se illustrationen ovenfor), der kommer ind i Plutos atmosfære med en hastighed på 14 km / s og leverer et landingsmodul, der vejer 200 kg til overfladen af en dværgplanet, hvilket reducerer hastigheden på grund af aerodynamisk bremsning og forbrug dette er kun et par kilo brændstof.
Plutos overfladetryk er 10 millioner gange lavere end Jordens, men dets atmosfære er omkring syv gange mere omfattende end Jordens, og dets volumen er 350 gange det for Pluto selv. Ved at passere hundrede kilometer af en sådan super-sjælden atmosfære (mere præcist eksosfæren) kan skibet miste 99,999% af sin oprindelige kinetiske energi, hvilket vil føre til en endelig hastighed, der er sammenlignelig eller endog lavere end når rovere landede på Mars. Med dette trick kan det samlede krav til raketbrændstof til Pluto-landing reduceres til 3,5 kg.
Efter at have gennemført videnskabelig forskning på det oprindelige landingssted, skifter køretøjet ned til "hoppende" tilstand - på grund af lav tyngdekraft (0,063 "samme") vil det være i stand til at hoppe fra sted til sted og undersøge især interessante områder af landskabet. Det foreslåede koncept tillader en detaljeret undersøgelse af Pluto overflade ved hjælp af et apparat med relativt lav masse til en rimelig pris på 10-15 år.
Rumelevator over Phobos
Kevin Kempton fra NASAs Langley Research Center foreslog at hænge en sonde fyldt med sensorer over overfladen af Phobos, en af Mars 'to måner. I modsætning til den anden satellit, Deimos, er Phobos mere massiv og ligger tættere på planeten. Det foreslås at rette sonden, der hedder PHLOTE, ved hjælp af et kabel forlænget fra Lagrange-punktet L1 (dette er regionen med tyngdekraften på den lige linje, der forbinder planeten og dens satellit).
Da punkt L1 kun ligger 3,1 km fra overfladen af Phobos, stilles der ingen krav til kabellængden, der overstiger kapaciteterne i moderne teknologier (det er planlagt at fremstille det på basis af kulstofnanorør).
Sonden med sensorer kan enten svæve over overfladen af satellitten (altid vendt mod Mars med den ene side) eller ned til jorden.
På grund af den meget lave tyngdekraft på Phobos vil sonden opleve relativt lave burst-belastninger.
Phobos i sig selv er et meget interessant objekt; forskere fra USSR og senere Rusland afsatte en stor indsats for sin undersøgelse, men alle ekspeditioner mislykkedes. Den næste "Phobos-Grunt" er planlagt hos os i fremtiden. Amerikanerne skal studere satellitten i etaper, hvor de tidligere har hængt en GPR på sonden for at måle objektets undergrundssammensætning for at bestemme, hvor tykt det finkornede regolithlag er, og hvilke problemer det vil skabe for fremtidige landinger. Andre vigtige værktøjer kan være dosimetre til undersøgelse af strålingsmiljøet, kameraer og et spektrometer til analyse af overflades mineralsammensætning. PHLOTE vil give et permanent "øje i himlen" tilstedeværelse af landingsmissioner og operationel overvågning.
Navigations ultrapræcis Doppler-lidar, ultralette solpaneler og meget effektive elektriske fremdrivningssystemer skal holde stationen "svævende" i lang tid.
Dette design kan også være nyttigt under landing af en person på Mars overflade. Fordi Phobos har en sammensætning svarende til meteoritter - kulstofholdige chondritter, antages den at indeholde mineraler, der kan bruges til at genopfylde ilt og brændstofforsyning på vej tilbage til jorden.
En sådan "snor" kan dog ikke kun bruges på Phobos, men også på Deimos såvel som ved L1-punktet i Pluto-Charon-systemet, hvor begge kroppe er tidligt "låst" (altid vendt mod hinanden af de samme sider). Dette betyder, at et rumfartøj som PHLOTE kunne falde ned i snor i Plutos sjældne atmosfære og studere dets kemiske sammensætning i alle højder (i modsætning til en traditionel sonde).
Æbletræer på Mars
Adam Erkin fra University of California, Berkeley, inspireret af de livlige (men videnskabeligt tvivlsomme) episoder med dyrkning af Mars kartofler af Matt Damons helt i filmen "The Martian" (2015), overvejede muligheden for at konvertere marsjord til et næringsmedium ved hjælp af bioteknologi. Det foreslås at fjerne bakterier, der kan afgifte perchlorater (salte af perchlorsyre) i Marsjorden, samt berige det med ammoniak.
Naturligvis kan en sådan udvikling næppe overvurderes med hensyn til at støtte fremtidige bemandede missioner til Mars såvel som en yderligere terraformering af denne planet. Separat er processerne til at slippe af med perchlorat og fiksering af nitrogen allerede kendt af biologer, men det er nødvendigt at skabe stammer af mikroorganismer af en art, der er i stand til begge på samme tid.
Til dette formål er det planlagt at undersøge ekstremofile bakterier af slægten Pseudomonas og først og fremmest Pseudomonas stutzeri, hvis forskellige stammer både kan bekæmpe perchlorat og har evnen til at fiksere kvælstof (for eksempel stamme A1501). Pseudomonader har to vigtige fordele, der gør eksperimenter med dem mere bekvemme end for eksempel med fotosyntetiske ekstremofiler - cyanobakterier: du kan bruge metoder, der allerede er udarbejdet på E. coli, og derudover er det muligt at fordoble "høsten" på bare en time (ikke syv timer eller endda fire dage, som det er tilfældet med cyanobakterier).
Et kamera er allerede udviklet til at simulere forhold på Mars: tryk mindre end 10 kPa, temperatur fra –60 til +40 ° С, lav lysintensitet, ultraviolet stråling, atmosfære bestående af 95% kuldioxid og 3% nitrogen. Det er nødvendigt at præcisere rækkevidden af de mest ekstreme forhold, hvor de undersøgte stammer vil være i stand til at overleve, reproducere og opfylde deres formål.
Denne udvikling vil dog ikke være begrænset til Mars - i fremtiden er det planlagt at undersøge muligheden for bioremediering af jordens jord med fjernede bakterier: for eksempel at rense landet nær oliebrønde i tilfælde af giftige spild, berige jorden for at øge grøntsagsproduktionen, bekæmpe sult i tørre regioner og imødekomme behovene hos store grupper befolkning osv.
Vakuum luftskib til Mars
Dette koncept, foreslået af John Paul Clarke fra Georgia Tech, ligner et konventionelt luftskib med den eneste forskel, at elevatoren ikke genereres af opvarmet luft, helium eller brint, men af en stiv struktur, der opretholder et vakuum indeni, fortrænger luften og derved giver elevator.
De eksisterende materialer kan endnu ikke modstå det atmosfæriske tryk på jorden, men på Mars er atmosfæretrykket to størrelsesordener lavere, hvor driften af et vakuum luftskib ikke kun er muligt, men også giver visse fordele i sammenligning med traditionelle luftskibe. Skallen skal fremstilles i flere lag og gitter. Gitteret bruges til at understøtte to lag af vakuumkappen. Marsatmosfæren har en højere gennemsnitlig molekylvægt og temperatur end andre planeter i solsystemet.
Som et resultat kan et vakuummarsk luftskib teoretisk have dobbelt så meget nyttelast som et helium eller brint af samme størrelse, men det kan sammenlignes med en rover, fordi det ikke sidder fast i sandet.
Hvis et vakuum luftskib er trykaflastet, kan det repareres og luften pumpes ud igen, mens et konventionelt luftskib ikke er i stand til at returnere forsyningen med helium eller brint. Da vakuumluftskibet ikke bruger gas til opstigning, kan det udføre et næsten uendeligt antal kompenserende manøvrer for at justere eller stabilisere højden som reaktion på ændringer i omgivelsestemperaturen.
Vakuumblimp kan også bruge sin stive skal til at beskytte instrumenter mod solstråling og højenergipartikler og kan rumme solpaneler. Det er kun at finde sådanne materialer og strukturer, der vil være lette og stærke nok til at modstå eksternt tryk …
Hurtigste skib
John Brophy fra NASAs Jet Propulsion Laboratory har foreslået en ny måde at flyve til udkanten af solsystemet. Pluto på sit skib kan nås om 3,6 år,
og en afstand på 500 astronomiske enheder er tilbagelagt på 12 år.
Om et år vil det også være muligt at levere en nyttelast på 80 tons til Jupiters bane, hvilket åbner muligheden for bemandede missioner til gigantiske planeter.
Den nye arkitektur involverer oprettelsen af en række laseremittere med en diameter på 10 km og en effekt på 100 MW, som fremskynder apparatet; tilstedeværelsen af en række fotoceller på selve rumfartøjet, der effektivt opfanger den transmitterede energi ved finjustering til laserfrekvenserne og genererer en spænding på 12 kV; endelig en ionmotor med en specifik impuls på 58 tusind med en effekt på 70 MW (det viser sig, at lysomdannelseseffektiviteten er 70%), hvor lithium bruges som et arbejdsmedium og ikke det mere velkendte xenon.
Lithium opbevares som et fast stof, det ioniseres let, eliminerer lækage af inaktiv gas fra thrusteren og erosion, hvilket sikrer en meget lang levetid for raketmotoren.
For et hurtigt rumfartøj er det vigtigt at have en lav masse med et højt specifikt motorkraft. Ved at fjerne strømforsyningen og det meste af hardwarekonverteringshardwaren fra skibet, erstatte det hele med en lys række solceller, kan der opnås et forhold på 0,25 kg / kW. Til sammenligning: den moderne automatiske station Dawn, der beskæftiger sig med forskning i asteroiden Vesten og dværgplaneten Ceres, har henholdsvis 300 kg / kW og en specifik impuls på 3000 s.
I fremtiden gør alt dette det muligt at tænke på interstellar rejse.
Besøg i helvede
Robert Youngquist fra NASAs Kennedy Space Center har foreslået en ny belægning ved høj temperatur, der vil reflektere op til 99,9% af solens stråler, hvilket er 80 gange bedre end nuværende kolleger. Dette opnås ved brug af en lavtemperaturbelægning, der i øjeblikket udvikles med økonomisk støtte fra NIAC.
Gennem computersimulering forventes det at øge reflektorens effektivitet, beregne dens ydeevne og opnå en fungerende prototype, som vil blive sendt til test til partnere fra Applied Physics Laboratory ved Johns Hopkins University. Resultaterne af modellering og test vil blive brugt til at udvikle en mission til solen, hvor enheden bliver nødt til at nærme sig stjernens overflade i en afstand af en solradius
- en størrelsesorden tættere end Solar Probe Plus, som er planlagt til lancering i august 2018. Ud over at slå endnu en rekord vil dette projekt gøre betydelige fremskridt med at løse termiske beskyttelsesproblemer og forbedre termisk kontrol under fremtidige missioner til Mercury.
Maxim Borisov