Az űrtechnológiáról valószínűleg úgy tűnik, hogy semmi jelentős nem történt a hold négy évtizeddel ezelőtti leszállása óta. De ha el akarja képzelni, hogy az űrkutatás hogyan fog fejlődni az elkövetkező évtizedekben, akkor csak oda kell figyelnie a NASA kevéssé ismert, innovatív fejlett koncepciók programjára (NIAC). Az abban alkalmazott szakemberek fejlett ötletek finanszírozásának kérdését vizsgálják, amelyek az amerikai űrügynökség szerint új lehetőségeket nyithatnak meg a Naprendszer feltárására.
"Az NIAC küldetése az, hogy lehetőséget biztosítson a merész és szokatlan projektekhez, amelyeket túl kockázatosnak tekintünk" - mondta Dr. Jay Katker a NIAC programmenedzserének. 2011 óta a program évente jelentős pénzeszközöket különített el olyan projektek számára, amelyek jelentős technológiai fejlődéshez vezethetnek. Nagyon kevés korlátozás van. A támogatott ötletek számos területet lefednek, a fejlett robotrendszerektől a fejlett mérnöki megoldásokig, amelyek az emberek Marsra küldéséhez szükségesek. "Évente több száz pályázat érkezik, és minden alkalommal vannak olyan csodálatos ötletek, amelyekről senki még nem gondolt volna" - mondja Volker.
Tíz olyan projektet választottunk ki, amelyek nemrégiben kaptak zöld fényt NIAC támogatások formájában. Lehet, hogy sok év eltelte előtt megmutatják magukat az űrben, de érdemes megismerkedni. Ezeket osztályozásaink növekvő sorrendjében mutatják be …
Tavaszi rakomány
Rakéták, ejtőernyők és légpárnák lehetővé tették több rover számára, hogy a Marsra szálljon. A bolygó felderítő robotok következő generációja azonban teljesen más technológiával valósítható meg. Dr. Vytas SunSpiral és a NASA munkatársai fontolóra veszik egy robot elküldését a Saturn hold Titanra, amely teljes egészében húzott kábelek által tartott rudakból áll. Az ilyen „feszült” szerkezet, amely tudományos felszereléssel van felszerelve, nem igényel ejtőernyőt vagy légzsákot. "Maga a szerkezet elég rugalmas ahhoz, hogy felszívja az ütközési energiát a leszállás során, és megvédje a hasznos teher" - magyarázza a Sunspiral. Ezenkívül mobilitást is biztosít. A leszállás után a kábelek lerövidítésével és meghosszabbításával körbejárhat, és felfedezheti a bolygót.
Hibernáló űrhajósok
Promóciós videó:
Az űrhajósok hibernált elképzelését a kiterjesztett bolygóközi küldetések során folyamatosan kihasználták a tudományos fantasztikában. 2001 óta az Odüsszea az Avatárig a kifinomult életmentő rendszerek a jövő magasan fejlett űrtechnológiáinak látható képévé válnak. De még most is, amikor a Marsot a jövő úttörő tevékenységeinek tekintik, néhányan már dolgozik azon, hogy a hibernáció sci-fi ötletét a valóságban felhasználják. Dr. John E Bradford, az amerikai ígéretes SpaceWorks Engineering cég elnöke, amely támogatást kapott ennek a ígéretes technológiának a kutatására, elmagyarázza: „Röviden: azt akarjuk, hogy a Mars felé tartó személyzetet mély alvásba helyezzük 6-9 hónapra - ilyen hosszú ideig tart a repülés a föld és a Mars között."
A „mély alvás” technika, amelyet a SpaceWorks csapata kutat, hipotermikus terápiaként ismert. "Rendszeresen használják súlyos sérülések kezelésére" - mondja Bradford. "A hibernáció ezen állapotának indukálásához 3-5 ° C-kal csökkenteni kell a maghőmérsékletet, és enyhe nyugtatószert kell bevezetni." Ez nagyon különbözik az űrhajósok fagyasztási folyamatától, amelyet a filmekben mutatnak be - hangsúlyozza Bradford. Nem foglalkozunk hidegkonzerválással, és nem próbáljuk megállítani az összes molekuláris folyamatot. Célunk, hogy képesek legyenek a személyzetet inaktív módon tartani zárt térben a misszió egy bizonyos része alatt."
Az űrhajósok életben tartása érdekében a csapat tanulmányozza ennek a technológiának az orvosi alkalmazását. „A betegeket vizes oldatokkal intravénásan táplálják és itatják. Ezt a módszert teljes parenterális táplálkozásnak nevezik, és rendszeresen használják az emberi lét hosszú távú fenntartására rákos betegek kezelésében”- mondja Bradford.
Számos előnye van annak, ha a személyzet alszik egy hosszabb űrutazás során. Bradford szerint: “Ha a személyzet ebben az állapotban van, akkor a lakóterület jelentősen csökkenthető. Ez végső soron csökkenti a dobott űrhajó össztömegét. A lakható hely egy nagyon kicsi modul, amelyet négy vagy hat személyzet tagjának terveztek, amelyek mindegyike a saját hibernációs kamrájában található. Amikor a legénység ébren van, olyan helyre van szükségük, ahol élni tudnak főzni és enni, higiéniát és testmozgást végezni, aludni, szórakozni és kutatásokat végezni."
Hasznos lehet az űrhajósok jóléte szempontjából is. "A Marsra irányuló expedíció során az emberek egy kis csoportja egy nagyon kicsi helyiségben lesz tartózkodva, hosszabb ideig nagy stressz hatására, és anélkül, hogy probléma esetén meg tudná szakítani a repülést" - magyarázza Bradford. "Számos nehézséget enyhít, ha a legénység egyre növekvő stressz és esetleg unalom alatt lefekszik."
Ennek a technológiának az űrben való alkalmazhatóságához még sok kutatásra van szükség. "Végül azt hiszem, hogy ez lesz a bolygóközi utazás fő módja" - mondja Bradford. - Képzelje csak el, hogy már 6 hónapon belül alszol és felébredsz a Marson. Nem olyan rossz!"
Térbeli 3D nyomtatás
Az első űrhajósok, akik felfedezik a Marsot, veszélyekkel néznek szembe. A sugárzás mellett az űrben és maga a bolygón egy távoli előőrsön kell élniük, szükség esetén operatív ellátás nélkül. Ha az űrhajó létfontosságú része eltörik a felszínen, senki sem szállít tartalékot. A megoldás lehet az NIAC Thrifty Air Biomaterials projekt. Feltárja, hogy az élő sejtek miként használhatók a 3D-s nyomtatással kombinálva, hogy űrhajó alkatrészeket, építőanyagokat és esetleg emberi szöveteket hozzanak létre.
Lapos futómű
A NASA Curiosity Mars Tudományos Laboratóriumának komplex leszállási eljárásának elkészítéséhez évekig tartott a tervezés és az élvonalbeli mérnöki munka 2012-ben. A misszió sikere a leszállási rendszerek hibátlan működésétől függött. Ma a Curiosity egyedi képeket hoz nekünk a Vörös Bolygó egyik tudományosan érdekes helyéről. De a Naprendszer sokkal érdekesebb sarkának felfedezéséhez sokkal könnyebb módja van. A 2D Planetary Lander projekt olyan gofri vastag eszközök létrehozásához szükséges technológiákat tár fel, amelyek szétszórhatók egy bolygón, műholdas vagy aszteroidán. Minden ilyen eszköz, csak néhány milliméter vastag, körülbelül négyzetméter területet fog lefedni; hordoz napelemet, kommunikációs elektronikát,valamint sugárzás, szél és hőmérséklet érzékelők.
Ezen felül finom tudományos műszereket telepíthet rá a közvetlen környezet tanulmányozására. Legfeljebb 50 ilyen eszközt lehet eljuttatni a célba egy repülés közben. Ha több 2D-es visszatérő járművet indítanak, előfordulhat, hogy nem az a súly, amely sikeresen leszáll. Ez elfogadható - magyarázza Dr. Hamid Hemmati projektvezető. „Ez lehetővé teszi a leszállást olyan magas kockázatú területeken is, amelyek azonban geológiai szempontból nagy jelentőséggel bírnak.
Rablás raid készülék
A rovers és a keringő űrhajók alkalmasak a Naprendszer felfedezésére és a talajminták szállítására távoli világokból. Mindeközben a mintákat a Földre szállítani nem könnyű. Még ha a szondát is probléma nélkül el lehetett volna indítani, akkor hosszú út vezet a cél eléréséhez, kockázatos leszállás, felszállás és visszatérés a Föld légkörén keresztül. Kérdezze meg a NASA Genesis csapatát, hogy milyen ez. A készülék 32 millió km hosszú űrútvonalakon sikeresen gyűjtötte a napszél mintáit, és a végén 320 km / h sebességgel a felszínre zuhant az Utah-sivatagban ki nem nyitott ejtőernyők miatt.
Jelenleg Robert Wingley professzor vezetése alatt álló csoport a seattle-i (USA) washingtoni egyetemen vizsgálja a beszállás technikáinak alkalmazhatóságát a mintavételnél. Az ötlet az, hogy ha egy aszteroida vagy műholdak felett repülnek, akkor az űrhajóhoz kapcsolódó hosszú átszivárgású behatolók behatolnak a felszínére. „Az aszteroidákhoz csak néhány kilométer hosszú fiókra van szükség, műholdak számára pedig akár több tíz kilométerre” - magyarázza Wingley. Amint az áthatolók megérintették a felületet, az anyagot a kapszulába szedik, hogy visszatérjenek a mintákhoz. Ezt a kapszulát ezután egy zsinórral meghúzzák a szonda felé, és visszaviszik a Földre. "Ez a technika hatalmas előrelépést jelent a naprendszer eredete megértésében" - mondta Wingley.
Építőrobotok pályán
A tudósok már régóta képeket festenek óriás pályákról és űrhajókról, a Naprendszerben lebegő hatalmas napelemekkel. Csillagászati pénzbe kerül az ilyen kolosszus szerkezetek űrbe történő eljuttatása, és amint azt az ISS-ben láttuk, a legtöbb telepítési munka űrhajósok részvételét igényli.
Dr. Robert Hoyt és a Tethers Unlimited kollégái jelenleg egy utat vizsgálnak e nehézségek körül. Az ötlet az, hogy pályán öngyűjtésre képes struktúrákat hozzanak létre. A szerzők SpiderFab-nek ("pók-gyártónak") hívják. „Fejlesztünk egy folyamatot, amelynek során az anyagokat tekercsek vagy szalagtekercsek formájában hozzák az űrbe, majd ezeket az anyagokat feldolgozzák a szükséges struktúrák létrehozásához” - magyarázza Hoyt. A robotika és a 3D nyomtatási technológia kombinálásával a csoport azt reméli, hogy elindítja a legegyszerűbb keringési terveket, majd tovább lép a következő generációs űrhajók fejlesztéséhez. "A Naprendszerben végzett személyzet által végrehajtott repülések hatalmas struktúrákat igényelnek a napelem-tömbök, sugárzási pajzsok és más kritikus elemek telepítéséhez" - mondta Hoyt."Ha az anyagok kompakt formában elindíthatók, például egy száltekercs vagy egy polimer tartály, akkor kisebb méretű és költségű rakétákat fogunk használni."
Vitorlás rover
A Vénusznak jó hírneve van, és megérdemelt módon. A kénsav esik, hatalmas légköri nyomás és körülbelül +460 ° C hőmérsékleten meleg felület teszi rendkívül szokatlanul. Az utolsó hely, ahol önjáró járművet szeretne küldeni. A bolygó tudósai azonban éppen erre készülnek, sőt még egy vitorlát is akarnak felszerezni. Igen, vitorlázással. A NICA program részeként a NASA tudósai megvizsgálják a szárazföldi vitorlás hajó elküldésének lehetőségét a Naptól a második bolygóra. A fejlesztők szerint a készülék könnyű szellővel átjuthat a Vénusz viszonylag sík láva-síkján. Úgy vélik, hogy ha minden úgy megy, ahogy kellene, a Vénusz rover kb. Egy hónapig képes működni.
Napfény reflektorok
Ha visszatérünk a holdhoz, az egyik érdeklődésre számot tartó helyünk a Shackleton-kráter körüli terület. A kráter belső részét állandóan árnyékban rejtik el, és tengelyét szinte állandóan a nap világítja meg. A talaj belsejében jég lehet, amelyre szükség lenne egy jövőbeli holdi alaphoz, és a tengely ideális hely lenne a napelemek elhelyezésére. A sötétség miatt azonban nehéz lesz felfedezni a Shackleton-kráter és hasonló képződmények mélységét más égitesteken. A Transzformátorok extrém környezetekhez projekt javasolja ennek megváltoztatását könnyű, autonóm járművekkel, amelyek képesek visszaverni a napfényt a sötétségbe. Az origami-szerű kialakítás felhasználható a kráter aljának megvilágítására, a felület melegítésére és a kommunikációra.
Tengeralattjáró robotok
A Jupiter holdjának felszíne alatt rejtett folyadék óriási óceánja. Ez egy asztrobiológus álma. Mit lehet tenni annak vizsgálatához, jelenleg egy NIAC projekt határozza meg, amelyet Dr. Leigh McCue vezet a Virginia Politechnikai Egyetemen (USA).
A csoport terve szerint három leszálló járművet kell eljuttatni az Europa felszínére. Mindegyiküket egy krioobottal látják el, amely olvad a jégkéregben, amíg el nem találja magát a szubglaciális óceánban. A három kriobot ezután olyan vitorlákat enged fel, amelyek képesek átmenni a vízen, részletesen felfedezni az óceánt. "Az Európa óceánja a legvalószínűbb hely a Naprendszerben, ahol földönkívüli élet található" - mondta McKew. - Nagyon inspirál; a jégkutatás Európában megváltoztathatja az élet gondolkodásának módját."