Când vine vorba de tehnologia spațială, poate părea că nu s-a întâmplat nimic semnificativ de la aterizarea lunii în urmă cu patru decenii. Dar dacă doriți să vă imaginați cum se va dezvolta explorarea spațială în următoarele decenii, trebuie doar să acordați atenție programului puțin cunoscut al NASA de concepte avansate inovatoare (NIAC). Specialiștii angajați studiază problema finanțării ideilor avansate, care, potrivit agenției spațiale americane, ar putea deschide noi posibilități pentru explorarea sistemului solar.
„Misiunea NIAC este de a oferi o șansă proiectelor îndrăznețe și neobișnuite care sunt considerate prea riscante”, spune managerul de program NIAC, Dr. Jay Katker. Începând cu 2011, programul a alocat fonduri semnificative în fiecare an proiectelor care ar putea duce la progrese tehnologice semnificative. Există foarte puține restricții. Ideile finanțate acoperă multe domenii, de la sisteme robotizate avansate la soluțiile de inginerie avansate necesare pentru a trimite oamenii pe Marte. „Primim sute de aplicații în fiecare an și de fiecare dată există idei uimitoare la care nimeni nu s-a gândit până acum”, spune Volker.
Am selectat 10 proiecte care au primit recent undă verde sub formă de subvenții NIAC. Este posibil să treacă mulți ani până când se vor arăta în spațiu, dar totuși merită să vă cunoașteți. Sunt prezentate în ordine crescătoare a evaluărilor noastre …
Rover încărcat cu arc
Rachete, parașute și perne de aer au făcut posibilă ca mai mulți rovers să aterizeze pe Marte. Dar următoarea generație de roboți scout planetari ar putea fi făcută folosind o tehnologie complet diferită. Dr. Vytas SunSpiral și colegii de la NASA au în vedere trimiterea unui robot pe Titanul lunii lui Saturn, care va consta în totalitate din tije ținute împreună de cabluri întinse. O astfel de structură „tensionată”, echipată cu echipament științific, nu necesită parașută sau airbag. „Structura în sine este suficient de flexibilă pentru a absorbi energia de impact în timpul aterizării și pentru a proteja sarcina utilă”, explică Sunspiral. Și oferă și mobilitate. „După aterizare, prin scurtarea și prelungirea cablurilor, ea se poate rula explorând planeta.
Astronauți hibernanți
Video promotional:
Ideea hibernării astronauților în timpul misiunilor interplanetare extinse a fost exploatată continuu în science fiction. Din 2001 Space Odyssey până la Avatar, sisteme sofisticate de asistență a vieții devin o imagine vizibilă a tehnologiilor spațiale extrem de avansate ale viitorului. Dar chiar și acum, când Marte este considerat locul viitorului activități de pionierat, unii lucrează deja la utilizarea ideii de știință a hibernării în realitate. Dr. John E Bradford, președintele companiei americane SpaceWorks Engineering, care a primit finanțări pentru cercetarea acestei tehnologii promițătoare, explică: „Pe scurt, vrem să punem echipajul trimis pe Marte în somn profund pentru o perioadă de șase până la nouă luni - adică cât durează zborul dintre Pământ și Marte.
Tehnica de „adormire profundă” pe care o cercetează echipa SpaceWorks este cunoscută sub numele de terapie hipotermică. „Este folosit în mod regulat pentru tratarea rănilor grave”, spune Bradford. "Pentru a induce această stare de hibernare, este necesar să scădem temperatura corpului central cu 3-5 ° C și să introducem un sedativ blând." Acest lucru este foarte diferit de procesul de înghețare a astronauților, care este prezentat în filme, subliniază Bradford. „Nu suntem angajați în crioprezervare și nu încercăm să oprim toate procesele moleculare. Scopul nostru este să putem menține echipajul inactiv într-un spațiu restrâns în timpul unei anumite părți a misiunii."
Pentru a menține astronauții în viață, echipa studiază aplicațiile medicale ale acestei tehnologii. Pacientii sunt hraniti si udati intravenos folosind solutii apoase. Această metodă se numește nutriție parenterală și este utilizată în mod regulat pentru a susține existența umană pe perioade lungi de timp în tratamentul pacienților cu cancer, spune Bradford.
Bradford afirmă că: „Dacă echipajul se află în această stare, volumul spațiului de locuit poate fi semnificativ redus. Acest lucru reduce în final masa totală a navei spațiale lansate. Spațiul locuibil va fi un modul foarte mic, proiectat pentru patru sau șase membri ai echipajului, fiecare fiind în propria cameră de hibernare. Când echipajul este treaz, au nevoie de un spațiu în care să poată găti și să mănânce, să facă igienă și să facă exerciții fizice, să doarmă, să se distreze și să facă cercetări."
De asemenea, poate fi benefic pentru bunăstarea astronauților. „Într-o expediție pe Marte, o mică trupă de oameni va fi limitată într-un spațiu foarte mic pentru perioade îndelungate de timp, sub stres mare și fără posibilitatea de a întrerupe zborul în caz de probleme”, explică Bradford. "Multe dificultăți sunt atenuate dacă echipajul se culcă într-o perioadă de stres și, eventual, plictiseală."
Cu toate acestea, sunt necesare multe cercetări pentru ca această tehnologie să fie aplicabilă în spațiu. „În cele din urmă, cred că acesta va deveni principalul mod de călătorie interplanetară”, spune Bradford. - Imaginați-vă doar că veți dormi și vă veți trezi în 6 luni deja pe Marte. Nu este atât de rău!"
Tipărire spațiu 3-D
Primii astronauti care vor explora Marte se vor confrunta cu pericole. În plus față de radiațiile din spațiu și de pe planeta însăși, vor trebui să locuiască într-un avanpost îndepărtat, fără posibilitatea furnizării de operații, dacă este necesar. Dacă o parte vitală a navei spațiale se sparge în timp ce se află la suprafață, nu va fi nimeni care să livreze o rezervă. Proiectul NIAC Thrifty Air Biomaterials ar putea fi soluția. Acesta explorează modul în care celulele vii pot fi utilizate în combinație cu imprimarea 3-D pentru a crea piese pentru nave spațiale, materiale de construcție și eventual chiar țesut uman.
Echipament de aterizare plat
A fost nevoie de ani de planificare și inginerie de ultimă oră pentru a pregăti procedura de aterizare complexă pentru Laboratorul Științific Mars din Curiosity Mars din 2012. Succesul misiunii depindea de funcționarea impecabilă a sistemelor de aterizare. Astăzi, Curiosity ne aduce imagini unice ale unuia dintre cele mai interesante locuri științifice de pe Planeta Roșie. Există însă un mod mult mai ușor de a explora multe colțuri mai interesante ale sistemului solar. Proiectul Lander Planetar 2D explorează tehnologiile necesare pentru a crea o varietate de dispozitive groase de waffle care pot fi împrăștiate pe o planetă, satelit sau asteroid. Fiecare astfel de dispozitiv, de doar câțiva milimetri grosime, va acoperi o suprafață de aproximativ un metru pătrat; va purta un panou solar, electronice de comunicare,precum și senzori pentru radiații, vânt și temperatură.
În plus, puteți instala pe el instrumente științifice subtile pentru a studia împrejurimile imediate. Până la 50 de astfel de dispozitive pot fi trimise la țintă într-un singur zbor. Când sunt lansate mai multe vehicule de reintrare 2D, este posibil ca greutatea să nu aterizeze cu succes. Acest lucru este acceptabil, explică șeful proiectului, Dr. Hamid Hemmati. „De asemenea, permite aterizarea în zone cu risc ridicat care sunt totuși de mare interes geologic.
Aparat cu raid pentru furt
Rovers și navele spațiale care orbitează sunt bune pentru explorarea sistemului solar și livrarea de mostre de sol din lumi îndepărtate. Între timp, livrarea de mostre pe Pământ nu este ușoară. Chiar dacă a fost posibilă lansarea sondei fără probleme, aceasta are un drum lung până la obiectiv, o aterizare riscantă, decolare și întoarcere prin atmosfera pământului. Întrebați echipa NASA Genesis cum se simte. Dispozitivul a colectat cu succes mostre de vânt solar pe o rută spațială cu o lungime de 32 de milioane de km, iar la final s-a prăbușit pe suprafața pământului cu o viteză de 320 km / h în deșertul Utah din cauza parașutelor care nu s-au deschis.
Acum, un grup condus de profesorul Robert Wingley de la Universitatea din Washington din Seattle (SUA) explorează posibilitatea utilizării tehnicilor de îmbarcare pentru eșantionare. Ideea este că, zburând pe lângă un asteroid sau satelit, să pătrundă pătrunzători conectați la nava spațială cu filamente lungi pe suprafața sa. „Pentru asteroizi, veți avea nevoie de un filament doar câțiva kilometri și poate zeci de kilometri pentru sateliți”, explică Wingley. Odată ce penetratorii au lovit suprafața, ei preiau substanța în capsulă pentru returnarea probelor. Această capsulă este apoi trasă de o sfoară către sondă și trimisă înapoi pe Pământ. „Această tehnică va oferi un salt imens în înțelegerea originii sistemului solar”, a spus Wingley.
Roboti de constructie pe orbita
Oamenii de știință pictează de mult timp imagini cu structuri orbitale uriașe și nave spațiale cu panouri solare uriașe care plutesc în sistemul solar. Costul banilor astronomici lansează astfel de structuri colosale în spațiu și, așa cum am văzut cu ISS, cea mai mare parte a lucrărilor de instalare necesită participarea astronauților.
Dr. Robert Hoyt și colegii de la Tethers Unlimited explorează în prezent un mod în jurul acestor dificultăți. Ideea este să lansăm structuri capabile să se autoasambleze pe orbită. Autorii o numesc SpiderFab („păianjen-fabricant”). „Dezvoltăm un proces prin care materialele sunt lansate în spațiu sub formă de tamburi sau role de bandă, apoi aceste materiale sunt procesate pentru a crea structurile necesare”, explică Hoyt. Combinând robotica cu tehnologia de imprimare 3D, grupul speră să înceapă cu cele mai simple proiecte orbitale și apoi să treacă la elemente de dezvoltare pentru nave spațiale de generație următoare. "Zborurile cu echipaj în cadrul sistemului solar necesită structuri uriașe pentru a implementa tablouri solare, scuturi de radiație și alte componente critice", a spus Hoyt.„Fiind capabil să lansăm materiale într-o formă compactă, cum ar fi o bobină de fibre sau un recipient de polimer, ne va permite să folosim rachete de dimensiuni și costuri mai mici."
Saver rover
Venus are o reputație proastă și meritat. Ploile cu acid sulfuric, presiunea atmosferică enormă și o suprafață fierbinte cu o temperatură de aproximativ +460 ° C o fac extrem de inospitală. Ultimul loc în care doriți să trimiteți un vehicul autopropulsat. Cu toate acestea, oamenii de știință planetari sunt pe cale să facă acest lucru și chiar vor să-l echipeze cu o pânză. Da, prin navigatie. Ca parte a programului NICA, oamenii de știință ai NASA investighează posibilitatea de a trimite o navă de navigație pe uscat pe o a doua planetă de la Soare. Dispozitorii spun că dispozitivul s-ar putea deplasa pe câmpiile de lavă relativ plate ale lui Venus. Dacă totul merge așa cum trebuie, roverul Venus poate funcționa aproximativ o lună, cred ei.
Reflectoare de lumina soarelui
Dacă ne întoarcem vreodată pe lună, unul dintre locurile care ne interesează este zona din jurul craterului Shackleton. Partea interioară a craterului este ascunsă constant în umbră, iar arborele său este luminat de soare aproape tot timpul. Solul din interior ar putea conține gheață care ar fi necesară pentru o viitoare bază lunară, iar arborele ar fi un loc ideal pentru adăpostirea panourilor solare. Cu toate acestea, va fi dificil să explorați adâncurile craterului Shackleton și formațiuni similare pe alte corpuri cerești din cauza întunericului. Proiectul Transformers for Extreme Environments propune schimbarea acestui lucru cu vehicule autonome ușoare capabile să reflecte lumina soarelui în întuneric. Designul de tip origami poate fi folosit pentru a ilumina partea de jos a unui crater, pentru a încălzi o suprafață și pentru comunicare.
Roboti submarini
Ascuns sub suprafața lunii Jupiter Europa este un vast ocean de apă lichidă. Acesta este visul unui astrobiolog. Ceea ce se poate face pentru investigarea acesteia este în prezent determinat de un proiect NIAC condus de Dr. Leigh McCue de la Universitatea Politehnică Virginia (SUA).
Conform planului grupului, trei vehicule descendente ar trebui trimise pe suprafața Europei. Fiecare dintre ele va fi echipat cu un criobot care se va topi prin crusta de gheață până se va găsi în oceanul subglacial. Cei trei crioboti vor elibera apoi planurile capabile să se deplaseze prin apă, explorând oceanul în detaliu. „Oceanul Europei este cel mai probabil loc în sistemul solar unde s-ar putea găsi viața extraterestră”, a spus McKew. - Mă inspiră foarte mult; explorarea gheții în Europa ar putea schimba modul în care ne gândim la viață.
