Hat hihetetlen űrprojekt, amelyekbe a NASA befektetett
Ugrás a Plútóra, a Phobos Mars műhold kötelére és a leggyorsabb űrmotorra - a Gazeta. Ru hihetetlen projektekről beszél, amelyekbe a NASA úgy döntött, hogy befektet.
Az amerikai Nemzeti Űrügynökség, a NASA égisze alatt évente őszintén őrült, félig fantasztikus projektek versenyét rendezik meg, amelynek célja olyan projektek kiválasztása, amelyek megvalósításuk esetén áttörő űrmisszióvá válhatnak. Az innovatív fejlett koncepciók programja (NASA Innovative Advanced Concepts - NIAC) keretében mind a teljes körűen megvalósítható projektek, mind pedig valami nagyon távoli jövő javaslatot tesznek.
Így például 2011-ben a zajt a pénzeszközök elosztása okozta egy "traktornyaláb" létrehozásának lehetőségének tanulmányozására - hasonlóan ahhoz, amely távolsági tárgyakat szállított a "Star Trek" sorozatban. Néha őszintén szólva áltudományos koncepciókat is javasolnak és támogatnak, de szerencsére nem sok van belőlük.
Idén az űrügynökség úgy döntött, hogy korai szakaszban (az úgynevezett I. fázisban - az első szakaszban) 15 javasolt technológiába fektet be. A szabályok szerint a nyerteseknek egyenként 125 ezer dollárt kínálnak, hogy kilenc hónapon belül végezzenek egy kezdetleges megvalósíthatósági tanulmányt, bemutassák a koncepció megvalósíthatóságát, és ha sikerül, további beruházásokra (legfeljebb 500 ezer dollár) pályázhatnak két éven belül a második szakaszban ígéretes fejlemény tanulmányozása.
Szinte bárki részt vehet a versenyen (csak az a fontos, hogy a csoportban legalább egy amerikai állampolgár legyen).
"A NIAC program vonzza a tudományos és mérnöki közösség kutatóit és újítóit, beleértve a költségvetési szervezetek képviselőit is" - magyarázza Steven Yurchik, a NASA űrtechnológiai igazgatásának vezérkari főnöke. "A program lehetőséget biztosít az ifjúság számára a spekulatív repülési koncepciók feltárására, amelyeket értékelünk és félreteszünk a jövőbeni technológiai portfóliónkban."
Az egyik nyertes ezúttal egy oroszországi bennszülött, a NASA Vjacseszlav Turisev egyik alkalmazottjának projektje volt - egy űrtávcső, amely a Napot lencseként használja az exobolygók tanulmányozására, erről a Gazeta. Ru korábban beszámolt.
Promóciós videó:
Az első és a második szakasz 2017-es teljes listája itt található, és az alábbiakban felsoroljuk a véleményünk szerint legérdekesebb I. fázisú fogalmakat.
Ugrás a Plútóra
Benjamin Goldman, a Global Aerospace Corporation bemutatta az automatikus bolygóközi állomás koncepcióját (lásd a fenti ábrát), amely 14 km / s sebességgel lép be a Plútó légkörébe, és 200 kg súlyú leszálló modult juttat el egy törpe bolygó felszínére, csökkentve a sebességet az aerodinamikai fékezés és a költekezés miatt. ez csak néhány kilogramm üzemanyag.
A Plútó felszínén a nyomás 10 milliószor alacsonyabb, mint a Földé, de légköre körülbelül hétszer nagyobb, mint a Földé, és térfogata 350-szerese maga a Plútóé. Száz kilométernyi ilyen szuper ritka atmoszférát (pontosabban az exoszférát) áthaladva a hajó elveszítheti kezdeti mozgási energiájának 99,999% -át, ami a végsebességhez hasonló vagy akár alacsonyabb végsebességet eredményez, mint amikor a roverek leszálltak a Marson. Ezzel a trükkel a Plútó leszállásához szükséges rakéta-üzemanyag-igény 3,5 kg-ra csökkenthető.
Miután a kezdeti leszállási helyen tudományos kutatásokat végzett, a leszálló jármű "pattogó" üzemmódra vált - az alacsony gravitáció miatt (0,063 "ugyanez") képes lesz ugrani helyről-helyre, a táj különösen érdekes területeit vizsgálva. A javasolt koncepció lehetővé teszi a Plútó felületének részletes tanulmányozását viszonylag kis tömegű készülékkel, ésszerű költségekkel, 10-15 év alatt.
Űrlift Phobos felett
Kevin Kempton, a NASA Langley Kutatóközpontjának munkatársa javasolta, hogy szenzorokkal teli szondát akasszon fel a Mars két holdjának egyikének, a Phobosnak a felszínére. A második műholdtól, Deimostól eltérően a Phobos tömegesebb és a bolygóhoz közelebb helyezkedik el. Javasoljuk a PHLOTE nevű szonda rögzítését a Lagrange L1 ponttól (ez a gravitációs stabilitás régiója a bolygót és műholdját összekötő egyenes vonalon) kihúzott kábellel.
Mivel az L1 pont csak 3,1 km-re található a Phobos felszínétől, a kábel hosszára nem vonatkoznak olyan követelmények, amelyek meghaladják a modern technológiák képességeit (a tervek szerint szén nanocsövek alapján készülnek).
Az érzékelőkkel ellátott szonda vagy lebeghet a műhold felszínén (mindig az egyik oldalával fordul a Mars felé), vagy leereszkedhet a földre.
A Phobos nagyon alacsony gravitációja miatt a szonda viszonylag alacsony repesztési terhelést fog tapasztalni.
Maga a Phobos nagyon érdekes objektum; a Szovjetunió, majd később Oroszország tudósai sok erőfeszítést szenteltek tanulmányának, de az összes expedíció sikertelen volt. A következő "Phobos-Grunt" -t a jövőben tervezik velünk. Az amerikaiak fokozatosan fogják tanulmányozni a műholdat, korábban georadart függesztettek egy szondára, hogy megmérjék az objektum felszín alatti összetételét, hogy megállapítsák, milyen vastag a finomszemcsés regolit réteg, és milyen problémákat fog okozni a jövőbeni leszálláskor. További fontos eszközök lehetnek a sugárzási környezet tanulmányozására szolgáló dózismérők, kamerák és a felület ásványi összetételének elemzésére szolgáló spektrométer. A PHLOTE állandó "szem az égen" jelenlétet biztosít a leszállási küldetésekhez és az operatív megfigyeléshez.
A navigációs ultrapontos Doppler lidarnak, az ultrakönnyű napelemeknek és a rendkívül hatékony elektromos meghajtórendszereknek sokáig "lebegniük" kell az állomást.
Ez a kialakítás akkor is hasznos lehet, amikor egy ember leszáll a Mars felszínére. Mivel a Phobos összetétele hasonló a meteoritokhoz - széntartalmú kondritokhoz, úgy vélik, hogy ásványi anyagokat tartalmaz, amelyek felhasználhatók az oxigén- és üzemanyag-utánpótláshoz a Föld felé vezető úton.
Egy ilyen "póráz" azonban nemcsak a Phoboson használható, hanem a Deimoson is, valamint a Pluto-Charon rendszer L1 pontján, ahol mindkét testet árnyalatilag "reteszelik" (mindig ugyanazok az oldalak fordítják egymás felé). Ez azt jelenti, hogy egy olyan űrhajó, mint a PHLOTE, pórázon süllyedhet a Plútó ritka légkörébe, kémiai összetételét minden magasságon tanulmányozva (ellentétben a hagyományos szondával).
Almafák a Marson
Adam Erkin, a kaliforniai Berkeley Egyetemről, a marsi burgonya termesztésének élénk (de tudományosan kétes) epizódjainak inspirálására Matt Damon hőse által a "The Mars" (2015) című filmben gondolkodott azon a lehetőségen, hogy a marsi talajt tápközeggé alakítsák át biomérnöki munkával. Javasoljuk a perklorátok (perklórsav sói) méregtelenítésére képes baktériumok eltávolítását a marsi talajban, valamint ammóniával történő dúsítását.
Természetesen az ilyen fejleményeket aligha lehet túlbecsülni a jövőbeli Marsra küldött missziók támogatása, valamint a bolygó további terraformálása szempontjából. Külön-külön, a perkloráttól való megszabadulás és a nitrogén megkötésének folyamata már ismert a biológusok számára, de szükséges egyfajta mikroorganizmus-törzsek létrehozása, amelyek képesek mindkettőre egyszerre.
Erre a célra a Pseudomonas nemzetség és mindenekelőtt a Pseudomonas stutzeri nemzetség baktériumainak tanulmányozását tervezik, amelyek különböző törzsei egyaránt képesek harcolni a perkloráttal és képesek megkötni a nitrogént (például az A1501 törzs). Az álmononádoknak két fontos előnye van, amelyek kényelmesebbé teszik a velük folytatott kísérleteket, mint például fotoszintetikus extremofilekkel - cianobaktériumok: használhatunk már E. coli-n kidolgozott módszereket, és emellett a "betakarítás" megduplázása mindössze egy óra (nem hét óra vagy akár négy nap, mint a cianobaktériumok esetében).
Egy kamerát már kifejlesztettek a Mars körülményeinek szimulálására: 10 kPa alatti nyomás, –60 és +40 ° C közötti hőmérséklet, alacsony fényintenzitás, ultraibolya sugárzás, 95% szén-dioxidból és 3% nitrogénből álló légkör. Tisztázni kell a legszélsőségesebb körülmények körét, amelyekben a vizsgált törzsek képesek túlélni, szaporodni és céljukat teljesíteni.
Ezek a fejlemények azonban nem korlátozódnak a Marsra - a jövőben azt tervezik, hogy megvizsgálják a föld talajának bioremediációját az eltávolított baktériumokkal: például olajkút közelében lévő föld megtisztítása, mérgező kiömlések esetén a talaj dúsítása a zöldségtermelés növelése érdekében, a száraz területeken az éhség elleni küzdelem, a nagy csoportok igényeinek kielégítése. lakosság stb.
Vákuum léghajó a Mars számára
Ez a koncepció, amelyet John Paul Clarke, a Georgia Tech munkatársa javasolt, hasonló a hagyományos léghajóhoz, azzal az egyetlen különbséggel, hogy a felvonót nem a fűtött levegő, a hélium vagy a hidrogén hozza létre, hanem egy merev szerkezet, amely fenntartja a vákuumot belül, kiszorítja a levegőt és ezáltal emelést biztosít.
A meglévő anyagok még nem képesek ellenállni a Föld légköri nyomásának, de a Marson a légköri nyomás két nagyságrenddel alacsonyabb, amelyben a vákuum léghajó működtetése nemcsak lehetséges, hanem bizonyos előnyökkel jár a hagyományos léghajókhoz képest is. A héj állítólag többrétegű és rácsos lesz. A rács a vákuumköpeny két rétegének alátámasztására szolgál. A marsi légkör átlagos molekulatömege és hőmérséklete magasabb, mint a Naprendszer többi bolygója.
Ennek eredményeként egy vákuum marsi léghajó elméletileg kétszer akkora hasznos teherrel képes szállítani, mint egy hasonló méretű hélium vagy hidrogén léghajó, de kedvezően hasonlít a roverhez, mivel nem ragad el a homokban.
Ha egy vákuum léghajó nyomás alatt van, akkor az megjavítható, és a levegő újból kiszivattyúzható, miközben a hagyományos léghajó nem képes visszatéríteni a hélium vagy a hidrogén utánpótlását. Mivel a vákuum léghajó nem használ gázt az emelkedéshez, szinte végtelen számú kompenzációs manővert hajthat végre a magasság beállítására vagy stabilizálására a környezeti hőmérséklet változására reagálva.
A vákuumos blimp merev héját is felhasználhatja, hogy megvédje a műszereket a napsugárzástól és a nagy energiájú részecskéktől, és befogadhatja a napelemeket. Csak olyan anyagokat és szerkezeteket kell találni, amelyek elég könnyűek és erősek ahhoz, hogy ellenálljanak a külső nyomásnak.
A leggyorsabb hajó
John Brophy, a NASA Sugárhajtómű Laboratóriumának új módját javasolta a Naprendszer külterületére repüléshez. A hajóján lévő Plútó 3,6 év múlva érhető el, és 12 év alatt 500 csillagászati egység távolságát teszik meg.
Egy év alatt 80 tonna hasznos teher is leszállítható a Jupiter pályájára, ami megnyitja az emberes küldetések lehetőségét az óriásbolygók felé.
Az új architektúra magában foglalja a 10 km átmérőjű és 100 MW teljesítményű lézersugárzók létrehozását, amelyek felgyorsítják a készüléket; fotocella tömb jelenléte magában az űrhajóban, amely hatékonyan megfogja az átvitt energiát a lézer frekvenciák finomhangolásával és 12 kV feszültség létrehozásával; végül egy olyan ionmotor, amelynek fajlagos impulzusa 58 ezer, 70 MW teljesítménnyel (kiderül, hogy a fényátalakítási hatásfok 70%), ahol lítiumot használnak munkaközegként, és nem az ismertebb xenont.
A lítiumot szilárd anyagként tárolják, könnyen ionizálható, kiküszöböli az inert gáz szivárgását a tolóerőből és az eróziót, ami biztosítja a rakétamotor nagyon hosszú élettartamát.
Gyors űrhajó esetén fontos, hogy alacsony tömegű, nagy fajlagos motoros tolóerővel rendelkezzen. Az áramforrás és az áramátalakító hardverek nagy részének a hajóról történő eltávolításával, mindezek cseréjével a napelemek könnyű tömbjével 0,25 kg / kW arány érhető el. Összehasonlításképpen: a modern Dawn automata állomás, amely a Nyugati aszteroida és a törpe bolygó Ceres kutatásával foglalkozik, 300 kg / kW, illetve 3000 s fajlagos impulzussal rendelkezik.
A jövőben mindez lehetővé teszi a csillagközi utazás gondolkodását.
Látogatás a pokolba
Robert Youngquist, a NASA Kennedy Űrközpontjának javaslata egy új magas hőmérsékletű bevonat kidolgozására, amely a napsugarak akár 99,9% -át is visszatükrözi, 80-szor jobban, mint a jelenlegi társaik. Ezt egy alacsony hőmérsékletű bevonat alkalmazásával lehet elérni, amelyet jelenleg a NIAC pénzügyi támogatásával fejlesztenek ki.
Számítógépes szimuláció révén várhatóan növelni fogja a reflektor hatékonyságát, kiszámítja annak teljesítményét és megszerez egy működő prototípust, amelyet tesztelésre küldünk el a Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriumának partnereinek. A modellezés és a tesztelés eredményeit felhasználják egy olyan küldetés kidolgozásához a Naphoz, amelynek során a készüléknek egy nap sugarú távolságban kell megközelítenie a csillag felszínét.
- nagyságrenddel közelebb, mint a tervek szerint 2018 augusztusában induló Solar Probe Plus. Az újabb rekord megdöntése mellett ez a projekt jelentős előrelépést jelent a hővédelemmel kapcsolatos problémák megoldásában és javítja a hővezérlést a jövőbeni Merkúr-küldetések során.
Maxim Boriszov