Kar zadeva vesoljsko tehnologijo, se morda zdi, da se od pristajanja na Luni pred štirimi desetletji ni zgodilo nič pomembnega. Če pa si želite predstavljati, kako se bo raziskovanje vesolja razvijalo v prihodnjih desetletjih, potem morate biti pozorni na Nasin malo znani program inovativnih naprednih konceptov (NIAC). Strokovnjaki, zaposleni v njej, preučujejo vprašanje financiranja naprednih idej, ki bi po mnenju ameriške vesoljske agencije lahko odprle nove možnosti za raziskovanje osončja.
"Naloga NIAC-a je dati priložnost za drzne in nenavadne projekte, ki se jim zdi preveč tvegano," pravi vodja programa NIAC dr. Jay Katker. Program od leta 2011 vsako leto nameni pomembna sredstva za projekte, ki bi lahko privedli do pomembnega tehnološkega napredka. Omejitev je zelo malo. Financirane ideje segajo na številna področja, od naprednih robotskih sistemov do naprednih inženirskih rešitev, potrebnih za pošiljanje ljudi na Mars. "Vsako leto prejmemo stotine vlog in vsakič se pojavijo neverjetne ideje, na katere še nihče ni pomislil," pravi Volker.
Izbrali smo 10 projektov, ki so pred kratkim dobili zeleno luč v obliki donacij NIAC. Morda bo minilo veliko let, preden se pokažejo v vesolju, vendar jih je vseeno vredno spoznati. Predstavljeni so v naraščajočem vrstnem redu naših ocen …
Pomladno obremenjen rover
Rakete, padalci in zračne blazine so na Marsu lahko pristali na več roverjih. Toda naslednjo generacijo planetarnih skavtskih robotov bi lahko izvedli s popolnoma drugo tehnologijo. Dr. Vytas SunSpiral in sodelavci iz NASA razmišljajo o pošiljanju robota na Saturnovo Luno Titan, ki bo v celoti sestavljen iz palic, ki jih držijo raztegnjeni kabli. Takšna "napeta" struktura, opremljena z znanstveno opremo, ne potrebuje padala ali zračne blazine. "Sama struktura je dovolj prožna, da lahko med pristankom absorbira udarno energijo in zaščiti koristno obremenitev," pojasnjuje Sunspiral. In prav tako zagotavlja mobilnost. "Po pristanku se lahko s krajšanjem in podaljševanjem kablov vrti okoli raziskovanja planeta.
Prezimujejo astronavti
Promocijski video:
Ideja o prezimovanju astronavtov med daljšimi medplanetarnimi misijami se nenehno izkorišča v znanstveni fantastiki. Od leta 2001 Space Odyssey do Avatarja so izpopolnjeni sistemi za življenjsko podporo postali vidna podoba zelo naprednih vesoljskih tehnologij prihodnosti. Toda tudi zdaj, ko Mars velja za kraj prihodnjih pionirskih dejavnosti, nekateri že delajo na uporabi znanstveno-fantastične ideje o prezimovanju v resnici. Dr. John E Bradford, predsednik ameriškega podjetja SpaceWorks Engineering, ki je prejel sredstva za raziskave te obetavne tehnologije, pojasnjuje: "Skratka, posadko, ki bo odpotovala na Mars, moramo spraviti v globok spanec za šest do devet mesecev - toliko traja polet med Zemljo in Marsom."
Tehnika "globokega spanja", ki jo raziskuje ekipa SpaceWorks, je znana kot hipotermična terapija. "Redno se uporablja za zdravljenje hudih poškodb," pravi Bradford. "Da bi spodbudili to stanje hibernacije, je treba znižati telesno temperaturo jedra za 3-5 ° C in uvesti nežno sedativ." To se zelo razlikuje od postopka zamrzovanja astronavtov, ki je prikazan v filmih, poudarja Bradford. »Mi se ne ukvarjamo s krio konzervacijo in ne poskušamo ustaviti vseh molekulskih procesov. Naš cilj je, da med določenim delom misije v nekem zaprtem prostoru ohranimo neaktivno posadko."
Da bi astronavti ostali živi, skupina preučuje medicinske aplikacije te tehnologije. „Bolnike hranimo in zalivamo intravensko z uporabo vodnih raztopin. Ta metoda se imenuje parenteralna prehrana in se redno uporablja za vzdrževanje človekovega obstoja v dolgih obdobjih pri zdravljenju bolnikov z rakom, pravi Bradford.
Bradford pravi: "Če je posadka v takšnem stanju, se lahko prostornina bivalnega prostora znatno zmanjša. To na koncu zmanjša skupno maso vesoljskih plovil. Prostor za bivanje bo zelo majhen modul, zasnovan za štiri ali šest članov posadke, od katerih je vsak v svoji hibernacijski komori. Ko je posadka budna, potrebujejo prostor za življenje, v katerem lahko kuhajo in jedo, delajo higieno in telovadijo, spijo, se zabavajo in raziskujejo."
Koristi lahko tudi za dobro počutje astronavtov. "Na odpravi na Mars bo majhna skupina ljudi dalj časa zaprta v zelo majhnem prostoru, pod velikim stresom in brez zmožnosti prekinitve leta v primeru težav," razlaga Bradford. "Številne težave so ublažene, če posadka med obdobjem vse večjega stresa in po možnosti dolgočasja odhaja v posteljo."
Kljub temu pa je potrebno veliko raziskav, da bo ta tehnologija uporabna v vesolju. "Navsezadnje mislim, da bo to postalo glavni način medplanetarnih potovanj," pravi Bradford. - Zamislite si samo, da boste šli in se zbudili čez 6 mesecev na Marsu. Ni tako slabo!"
Vesoljski 3-D tisk
Prvi astronavti, ki bodo raziskovali Mars, se bodo spoprijeli z nevarnostmi. Poleg sevanja v vesolju in na samem planetu bodo morali živeti na oddaljenem odlagališču, ne da bi imeli možnost operativne oskrbe. Če se vitalni del vesoljskega plovila zlomi, ko je na površini, ne bo nikogar, ki bi dostavil rezervo. Rešitev bi bil projekt NIAC Thrifty Air Biomaterials. Raziskuje, kako je mogoče žive celice uporabiti v kombinaciji s 3D-tiskanjem za ustvarjanje delov vesoljskih plovil, gradbenih materialov in morda celo človeškega tkiva.
Ravno pristajalno orodje
Dolga leta načrtovanja in vrhunskega inženiringa so bila potrebna, da smo leta 2012 pripravili zapleten postopek pristajanja za NASA-in znanstveni laboratorij Curiosity Mars. Uspeh misije je bil odvisen od brezhibnega delovanja pristajalnih sistemov. Danes nam Curiosity prinaša edinstvene slike enega najbolj znanstveno zanimivih krajev na Rdečem planetu. Obstaja pa veliko lažji način raziskovanja številnih bolj zanimivih kotičkov osončja. Projekt 2D planetarnih landerjev raziskuje tehnologije, potrebne za ustvarjanje različnih naprav, debelih z vaflji, ki jih je mogoče raztresti po planetu, satelitu ali asteroidu. Vsaka takšna naprava, debela le nekaj milimetrov, bo pokrivala površino približno kvadratni meter; nosila bo sončno ploščo, komunikacijsko elektroniko,kot tudi senzorji za sevanje, veter in temperaturo.
Poleg tega lahko nanj namestite subtilne znanstvene instrumente za preučevanje neposredne okolice. V enem letu lahko do cilja pošljete do 50 takšnih naprav. Ko se sproži večkratno dvodnevno vozilo za ponovno najem, morda ne bo uspešno pristalo. To je sprejemljivo, pojasnjuje vodja projekta dr. Hamid Hemmati. „Omogoča tudi pristanek na območjih z visokim tveganjem, ki pa so zelo pomembni geološki.
Aparati za roparske napade
Roverji in orbite vesoljskih plovil so dobri za raziskovanje osončja in dostavo vzorcev zemlje iz oddaljenih svetov. Dostava vzorcev na Zemljo medtem ni enostavna. Tudi če bi bilo mogoče sondo izstreliti brez težav, ima dolga pot do cilja, tvegan pristanek, vzlet in vrnitev skozi zemeljsko atmosfero. Vprašajte NASA Genesis ekipo, kakšen je občutek. Naprava je uspešno zbrala vzorce sončnega vetra na vesoljski poti v dolžini 32 milijonov km, na koncu pa se je zaradi nepritih padal strmoglavila v zemeljsko površje s hitrostjo 320 km / h v puščavi Utah.
Zdaj skupina, ki jo vodi profesor Robert Wingley z univerze v Washingtonu v Seattlu (ZDA), raziskuje možnost uporabe vkrcalnih tehnik za vzorčenje. Ideja je, da plovilo, ki pluje mimo asteroida ali satelita, spušča prodornike, povezane z vesoljskim plovilom, z dolgimi nitkami na njegovo površino. "Za asteroide boste potrebovali nitko, dolgo le nekaj kilometrov, in morda več deset kilometrov za satelite," razlaga Wingley. Ko penetratorji zadenejo površino, pobirajo snov v kapsulo za vračanje vzorcev. To kapsulo nato potegne z vrvico do sonde in jo pošlje nazaj na Zemljo. "Ta tehnika bo zagotovila velik korak naprej pri razumevanju izvora sončnega sistema," je dejal Wingley.
Gradbeni roboti v orbiti
Znanstveniki že dolgo slikajo orjaške orginalne strukture in vesoljske ladje z ogromnimi sončnimi paneli, ki plavajo v osončju. Astronomski denar stane v izstrelitev takšnih kolosalnih struktur v vesolje, in kot smo videli pri ISS, je pri večini namestitvenih del potrebno sodelovanje astronavtov.
Dr. Robert Hoyt in sodelavci podjetja Tethers Unlimited trenutno raziskujejo te težave. Ideja je izstreliti strukture, ki so sposobne samo sestavljanja v orbiti. Avtorji ga imenujejo SpiderFab ("spider-fabricator"). "Razvijamo postopek, ko materiale v vesolje ali zvitke traku lansiramo v vesolje, nato pa te materiale obdelamo, da ustvarijo potrebne strukture," razlaga Hoyt. Z združitvijo robotike s tehnologijo 3D tiskanja skupina upa, da bo začela z najpreprostejšimi orbitalnimi zasnovi in nato prešla na razvoj elementov vesoljskih plovil naslednje generacije. "Za posadke v sončnem sistemu so potrebne ogromne strukture za namestitev matričnih nizov, sevalnih ščitov in drugih kritičnih komponent," je dejal Hoyt."Če bomo lahko lansirali materiale v kompaktni obliki, na primer tuljavo iz vlaken ali posodo iz polimera, nam bo omogočilo uporabo raket manjše velikosti in stroškov."
Jadralni rover
Venera ima slab ugled in to zasluženo. Deževe z žveplovo kislino, ogromen atmosferski tlak in vroča površina s temperaturo približno +460 ° C jo naredijo izjemno nevljudne. Zadnje mesto, kamor želite poslati samovozeče vozilo. Vendar pa planetarni znanstveniki pravkar to počnejo in ga celo želijo opremiti z jadrom. Da, z jadrom. V okviru programa NICA znanstveniki NASE preiskujejo možnost pošiljanja kopenske jadrnice na drugi planet s Sonca. Naprava bi se lahko rahlo vrtela po razmeroma ravnih ravnicah lave Venere, pravijo razvijalci. Če bo šlo vse tako, kot mora, lahko Venus rover deluje približno mesec dni, so prepričani.
Reflektorji sončne svetlobe
Če se kdaj vrnemo na Luno, je eno od krajev, ki nas zanima, območje okoli kraka Shackleton. Notranji del kraterja je nenehno skrit v senci, njegova jaška pa skoraj ves čas osvetljuje sonce. Tla v notranjosti bi lahko vsebovala led, ki bi bil potreben za prihodnjo lunarno osnovo, jašek pa bi bil idealen kraj za namestitev sončnih panelov. Vendar bo težko raziskovati globine Shackleton Craterja in podobnih formacij na drugih nebesnih telesih zaradi teme. Projekt Transformerji za ekstremna okolja predlaga, da se to spremeni z lahkimi avtonomnimi vozili, ki lahko odsevajo sončno svetlobo v temo. Origam podobno zasnovo lahko uporabite za osvetlitev dna kraterja, ogrevanje površin in za komunikacijo.
Roboti podmornice
Pod površjem Jupitrove lune Europa je skrit ocean tekoče vode. To so sanje astrobiologa. Kaj lahko storimo za njegovo raziskovanje, trenutno ugotavljamo v okviru projekta NIAC, ki ga vodi dr. Leigh McCue z univerze v Virginiji Polytechnic (ZDA).
Po načrtu skupine naj bi na površje Evrope poslala tri vozila spuščanja. Vsak od njih bo opremljen s kriobotom, ki se bo talil skozi ledeno skorjo, dokler se ne bo znašel v podglacialnem oceanu. Trije krioboti bodo nato sprostili jadralna letala, ki se lahko premikajo po vodi in podrobno raziskujejo ocean. "Oceanski ocean je najverjetneje mesto sončnega sistema, kjer bi lahko našli nezemeljsko življenje," je dejal McKew. - Zelo me navdihuje; raziskovanje ledu v Evropi bi lahko spremenilo način, kako razmišljamo o življenju."