Šest nevjerojatnih svemirskih projekata u koje je NASA uložila
Skakanje na Pluton, uže za Marsov satelit Fobos i najbrži svemirski motor - Gazeta. Ru govori o nevjerojatnim projektima u koje je NASA odlučila uložiti.
Pod pokroviteljstvom američke Nacionalne svemirske agencije NASA, svake se godine održava natjecanje otvoreno suludih polufantastičnih projekata čiji je cilj odabrati one koji bi, ako bi bili ostvarivi, mogli postati proboj u svemirske misije. Program inovativnih naprednih koncepata (NASA Innovative Advanced Concepts - NIAC) nudi u potpunosti ostvarive projekte i nešto iz vrlo daleke budućnosti.
Tako je, na primjer, 2011. godine zujanje bilo uzrokovano raspodjelom sredstava za proučavanje mogućnosti stvaranja "traktorske grede" - poput one koja je nosila predmete na daljinu u seriji Zvjezdane staze. Ponekad se nude i subvencioniraju čak i iskreno pseudoznanstveni koncepti, ali na sreću nema ih puno.
Ove je godine svemirska agencija odlučila uložiti u 15 predloženih tehnologija u ranoj fazi (u takozvanoj fazi I - prvoj fazi). Prema pravilima, pobjednicima se nudi po 125 tisuća američkih dolara da provedu početnu studiju izvedivosti u roku od devet mjeseci, pokažu izvedivost koncepta i, ako uspiju, prijave za dodatna ulaganja (do 500 tisuća američkih dolara) u roku od dvije godine u drugoj fazi proučavajući obećavajući razvoj.
Na natjecanju može sudjelovati gotovo svatko (važno je samo da skupina uključuje barem jednog američkog državljanina).
"Program NIAC privlači istraživače i inovatore iz znanstvene i inženjerske zajednice, uključujući predstavnike proračunskih organizacija", objašnjava Steven Yurchik, pomoćnik šefa osoblja za svemirsku tehnologiju NASA. "Program pruža mladima priliku i sredstva za istraživanje spekulativnih zrakoplovnih koncepata koje procjenjujemo i stavljamo po strani u naš budući tehnološki portfelj."
Ovog puta jedan od pobjednika bio je projekt rođenog Rusa, NASA-inog zaposlenika Vjačeslava Turiševa - svemirski teleskop koji koristi Sunce kao leću za proučavanje egzoplaneta, o čemu je Gazeta. Ru ranije izvještavala.
Promotivni video:
Cjelovit popis 2017. za prvu i drugu fazu možete pronaći ovdje, a mi u nastavku navodimo najzanimljivije, prema našem mišljenju, koncepte I faze.
Skakanje na Plutonu
Benjamin Goldman iz Global Aerospace Corporation predstavio je koncept automatske međuplanetarne stanice (vidi gornju ilustraciju), koja će ući u atmosferu Plutona brzinom od 14 km / s i isporučiti modul za slijetanje težak 200 kg na površinu patuljastog planeta, smanjujući brzinu zbog aerodinamičnog kočenja i trošenja ovo je samo nekoliko kilograma goriva.
Površinski tlak Plutona je 10 milijuna puta manji od Zemljinog, ali njegova je atmosfera oko sedam puta opsežnija od Zemljine, a njegov volumen je 350 puta veći od samog Plutona. Prolazeći stotinu kilometara takve superrazrijeđene atmosfere (točnije, egzosfere), brod može izgubiti 99,999% svoje početne kinetičke energije, što će dovesti do konačne brzine usporedive ili čak niže nego kad su roveri sletjeli na Mars. Ovim trikom ukupna potreba za raketnim gorivom za slijetanje Plutona može se smanjiti na 3,5 kg.
Nakon provođenja znanstvenih istraživanja na početnom mjestu slijetanja, vozilo za spuštanje prebacit će se u način "poskakivanja" - zbog male gravitacije (0,063 "isto") moći će skakati s mjesta na mjesto, istražujući posebno zanimljiva područja krajolika. Predloženi koncept omogućit će detaljno proučavanje Plutonove površine pomoću aparata relativno male mase uz razumne troškove za 10-15 godina.
Svemirsko dizalo iznad Fobosa
Kevin Kempton iz NASA-inog istraživačkog centra Langley predložio je da se sonda prepuna senzora objesi na površinu Fobosa, jednog od dva Marsova mjeseca. Za razliku od drugog satelita, Deimosa, Fobos je masivniji i nalazi se bliže planeti. Predlaže se sonda, nazvana PHLOTE, fiksirati pomoću kabela produženog od Lagrangeove točke L1 (ovo je područje gravitacijske stabilnosti na ravnoj liniji koja povezuje planet i njegov satelit).
Budući da se točka L1 nalazi samo 3,1 km od površine Fobosa, ne postavljaju se zahtjevi za duljinu kabela koja premašuje mogućnosti suvremenih tehnologija (planira se izrada na osnovi ugljikovih nanocijevi).
Sonda sa senzorima može ili lebdjeti nad površinom satelita (uvijek okrenuta Marsu s jedne strane), ili se spustiti na tlo.
Zbog vrlo male gravitacije na Fobosu, sonda će iskusiti relativno mala praska.
Fobos je sam po sebi vrlo zanimljiv objekt; znanstvenici iz SSSR-a, a kasnije i Rusije, uložili su puno truda u njegovo proučavanje, ali sve su ekspedicije bile neuspješne. Sljedeći "Fobos-Grunt" planiran je s nama u budućnosti. Amerikanci će proučavati satelit u fazama, prethodno su na sondu objesili georadar za mjerenje površinskog sastava objekta kako bi se utvrdilo koliko je debeo sitnozrni sloj regolita i koje će probleme stvoriti za buduća slijetanja. Ostali važni alati mogu biti dozimetri za proučavanje okoliša zračenja, kamere i spektrometar za analizu mineralnog sastava površine. PHLOTE će osigurati trajnu prisutnost "oka na nebu" za desantne misije i operativni nadzor.
Navigacijski ultra precizni Dopplerov lidar, ultralaki solarni paneli i visoko učinkoviti električni pogonski sustavi trebali bi držati postaju dugo u lebđenju.
Ovaj dizajn također može biti koristan tijekom slijetanja osobe na površinu Marsa. Budući da Fobos ima sastav sličan meteoritima - ugljičnim hondritima, vjeruje se da sadrži minerale koji se mogu koristiti za dopunjavanje zaliha kisika i goriva na povratku na Zemlju.
Međutim, takav se "povodnik" može koristiti ne samo na Fobosu, već i na Deimosu, kao i na točki L1 sustava Pluton-Karon, gdje su oba tijela plimno "zaključana" (uvijek okrenuta jedna prema drugoj istim stranama). To znači da bi se svemirska letjelica poput PHLOTE mogla spustiti na povodcu u razrjeđenu atmosferu Plutona, proučavajući njezin kemijski sastav na svim nadmorskim visinama (za razliku od tradicionalne sonde).
Stabla jabuka na Marsu
Adam Erkin sa Kalifornijskog sveučilišta u Berkeleyu, nadahnut upečatljivim (ali znanstveno dvojbenim) epizodama uzgoja marsovskog krumpira junaka Matta Damona u filmu "The Marsovce" (2015.), razmišljao je o mogućnosti pretvaranja marsovskog tla u hranjivi medij pomoću bioinženjeringa. Predlaže se uklanjanje bakterija koje mogu detoksificirati perklorate (soli perklorne kiseline) u marsovskom tlu, kao i njegovo obogaćivanje amonijakom.
Naravno, takav se razvoj događaja teško može precijeniti u smislu pružanja podrške budućim misijama s posadom na Mars, kao i daljnjem teraformiranju ovog planeta. Zasebno, procesi uklanjanja perklorata i fiksiranja dušika već su poznati biolozima, ali potrebno je stvoriti sojeve mikroorganizama jedne vrste, sposobne za oboje istovremeno.
U tu svrhu planirano je proučavanje ekstremofilnih bakterija roda Pseudomonas i, prije svega, Pseudomonas stutzeri, čiji se različiti sojevi mogu boriti protiv perklorata i imati sposobnost fiksiranja dušika (na primjer, soj A1501). Pseudomonade imaju dvije važne prednosti koje eksperimente s njima čine prikladnijima od, primjerice, fotosintetskih ekstremofila - cijanobakterija: možete koristiti metode već razrađene na E. coli, a osim toga, udvostručavanje "žetve" moguće je u samo sat vremena (ne sedam sati ili čak četiri dana, kao što je slučaj sa cijanobakterijama).
Već je razvijena komora za simuliranje uvjeta na Marsu: tlak manji od 10 kPa, temperatura od –60 do +40 ° C, slab intenzitet svjetlosti, ultraljubičasto zračenje, atmosfera koja se sastoji od 95% ugljičnog dioksida i 3% dušika. Potrebno je razjasniti raspon najekstremnijih uvjeta u kojima će ispitivani sojevi moći preživjeti, razmnožiti se i ispuniti svoju svrhu.
Ovi se događaji, međutim, neće ograničiti samo na Mars - u budućnosti se planira proučiti mogućnost bioremediacije zemaljskog tla uklonjenim bakterijama: na primjer, čišćenje zemljišta u blizini naftnih bušotina, u slučaju otrovnih izljeva, obogaćivanje tla radi povećanja proizvodnje povrća, borba protiv gladi u sušnim regijama, zadovoljavanje potreba velikih skupina stanovništva itd.
Vakuumski zračni brod za Mars
Ovaj koncept, koji je predložio John Paul Clarke iz tvrtke Georgia Tech, sličan je konvencionalnom zračnom brodu, s jedinom razlikom što se lift ne generira zagrijanim zrakom, helijem ili vodikom, već krutom strukturom koja održava vakuum unutra, istiskujući zrak i time pružajući lift.
Postojeći materijali još ne mogu izdržati atmosferski tlak na Zemlji, ali na Marsu je atmosferski tlak dva reda veličine niži, u kojem rad vakuumskog zračnog broda nije samo moguć, već donosi i određene koristi u usporedbi s tradicionalnim zračnim brodovima. Ljuska bi trebala biti izrađena od višesloja i rešetke. Rešetka se koristi za podupiranje dva sloja vakuumske košulje. Marsovska atmosfera ima veću prosječnu molekularnu težinu i temperaturu od ostalih planeta u Sunčevom sustavu.
Kao rezultat toga, vakuumski marsovski zračni brod teoretski može nositi dvostruko veću nosivost od sličnog helijskog ili vodikovog zračnog broda, ali povoljno se uspoređuje s roverom jer neće zaglaviti u pijesku.
Ako se vakuumski zračni brod smanji pod tlakom, tada se može popraviti i zrak ponovno ispumpati, dok konvencionalni zračni brod ne može vratiti opskrbu helijem ili vodikom. Budući da vakuumski zračni brod ne koristi plin za uspon, može izvesti gotovo beskonačan broj kompenzacijskih manevara za podešavanje ili stabiliziranje nadmorske visine kao odgovor na promjene temperature okoline.
Vakuumski blimp također može koristiti svoju krutu ljusku za zaštitu instrumenata od sunčevog zračenja i visokoenergetskih čestica, a može primiti i solarne panele. Ostaje samo pronaći takve materijale i strukture koji će biti dovoljno lagani i čvrsti da izdrže vanjski pritisak …
Najbrži brod
John Brophy iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon predložio je novi način leta do predgrađa Sunčevog sustava. Pluton na svom brodu može se doći za 3,6 godine,
a udaljenost od 500 astronomskih jedinica pređena je za 12 godina.
U jednoj godini bit će moguće isporučiti i tovar od 80 tona u orbitu Jupitera, što otvara mogućnost misija s ljudskom posadom na divovske planete.
Nova arhitektura uključuje stvaranje niza laserskih zračnika promjera 10 km i snage 100 MW, koji ubrzavaju uređaj; prisutnost niza fotoćelija na samoj letjelici, učinkovito hvatajući odašiljanu energiju finim podešavanjem na laserske frekvencije i generirajući napon od 12 kV; konačno, ionski motor specifičnog impulsa od 58 tisuća snage snage 70 MW (ispada da je učinkovitost pretvorbe svjetlosti 70%), gdje se litij koristi kao radni medij, a ne poznatiji ksenon.
Litij se skladišti u obliku čvrste tvari, lako se ionizira, eliminira istjecanje inertnog plina iz potisnika i eroziju, što osigurava vrlo dug vijek trajanja raketnog motora.
Za brzu svemirsku letjelicu važno je imati malu masu s visokim specifičnim potiskom motora. Uklanjanjem izvora energije i većine hardvera za pretvorbu energije s broda, zamjenom svega sa laganim nizom solarnih ćelija, može se postići omjer od 0,25 kg / kW. Za usporedbu: moderna automatska stanica Dawn, koja se bavi istraživanjem asteroida Zapad i patuljastog planeta Ceres, ima 300 kg / kW, a specifični impuls od 3000 s.
U budućnosti sve to omogućuje razmišljanje o međuzvjezdanim putovanjima.
Posjet paklu
Robert Youngquist iz NASA-inog svemirskog centra Kennedy predložio je novi premaz s visokom temperaturom koji će odražavati do 99,9% sunčevih zraka, 80 puta bolje od trenutnih kolega. To će se postići uporabom premaza s niskom temperaturom koji se trenutno razvija uz financijsku potporu NIAC-a.
Kroz računalnu simulaciju očekuje se povećanje učinkovitosti reflektora, izračunavanje njegovih performansi i dobivanje radnog prototipa koji će biti poslan na testiranje partnerima iz Laboratorija primijenjene fizike sa Sveučilišta Johns Hopkins. Rezultati modeliranja i ispitivanja koristit će se za razvijanje misije na Sunce tijekom koje će uređaj morati prići površini zvijezde na udaljenosti od jednog sunčevog radijusa
- red veličine bliži od Solar Probe Plus, koji bi trebao biti lansiran u kolovozu 2018. Osim što će srušiti još jedan rekord, ovaj će projekt postići značajan napredak u rješavanju problema toplinske zaštite i poboljšati toplinsku kontrolu tijekom budućih misija na Merkur.
Maksim Borisov
