Šesť neuveriteľných vesmírnych projektov, do ktorých NASA investovala
Skákanie na Pluto, lano k marsovskému satelitu Phobos a najrýchlejší vesmírny motor - Gazeta. Ru hovorí o neuveriteľných projektoch, do ktorých sa NASA rozhodla investovať.
Pod záštitou Americkej národnej vesmírnej agentúry NASA sa každoročne koná súťaž úprimne šialených polofantastických projektov, ktorých cieľom je vybrať tie, ktoré, ak budú realizovateľné, by sa mohli stať prielomovými vesmírnymi misiami. V rámci programu inovatívnych pokročilých konceptov (NASA Innovative Advanced Concepts - NIAC) sú navrhnuté tak plne realizovateľné projekty, ako aj niečo z veľmi vzdialenej budúcnosti.
Napríklad v roku 2011 bol rozruch spôsobený pridelením finančných prostriedkov na štúdium možnosti vytvorenia „ťahača“- ako je ten, ktorý v sérii Star Trek prenášal predmety na diaľku. Niekedy sa navrhujú a dotujú aj úprimne pseudovedecké koncepty, ale našťastie ich nie je veľa.
Tento rok sa vesmírna agentúra rozhodla investovať do 15 navrhovaných technológií v ranom štádiu (v tzv. I. fáze - prvá etapa). Podľa pravidiel sa víťazom ponúka 125 000 dolárov na uskutočnenie počiatočnej štúdie uskutočniteľnosti do deviatich mesiacov, na preukázanie uskutočniteľnosti konceptu a v prípade úspechu v rámci druhej etapy žiadosti o ďalšie investície (do 500 000 dolárov) do dvoch rokov. štúdium sľubného vývoja.
Súťaže sa môže zúčastniť takmer každý (je dôležité, aby skupina obsahovala aspoň jedného občana USA).
„Program NIAC priťahuje vedcov a inovátorov z vedeckej a technickej komunity vrátane zástupcov rozpočtových organizácií,“vysvetľuje Steven Yurchik, asistent vedúceho kancelárie pre vesmírne technológie NASA. „Program poskytuje mládeži príležitosť a prostriedky na preskúmanie špekulatívnych leteckých konceptov, ktoré vyhodnocujeme a odkladáme ich do budúceho technologického portfólia.“
Jedným z ocenených bol tentoraz projekt ruského rodáka, zamestnanca NASA Vjačeslava Turysheva - vesmírny ďalekohľad, ktorý používa Slnko ako šošovku na štúdium exoplanét, o čom už skôr informovala agentúra Gazeta. Ru.
Propagačné video:
Kompletný zoznam roku 2017 pre prvú a druhú etapu nájdete tu a nižšie uvádzame najzaujímavejšie koncepty fázy I, podľa nášho názoru.
Skákanie na Pluto
Benjamin Goldman zo spoločnosti Global Aerospace Corporation predstavil koncept automatickej medziplanetárnej stanice (pozri obrázok vyššie), ktorá vstúpi do atmosféry Pluta rýchlosťou 14 km / s a dopraví pristátie 200 kg na povrch trpasličej planéty, čím sa zníži rýchlosť v dôsledku aerodynamického brzdenia a utrácania. to je len pár kilogramov paliva.
Povrchový tlak Pluta je 10 miliónovkrát nižší ako tlak na Zemi, ale jeho atmosféra je asi sedemkrát rozsiahlejšia ako atmosféra na Zemi a jeho objem je 350-krát väčší ako v prípade samotného Pluta. Loď, ktorá prejde sto kilometrov takejto superriedenej atmosféry (presnejšie exosféry), môže stratiť 99,999% svojej počiatočnej kinetickej energie, čo povedie k konečnej rýchlosti porovnateľnej alebo dokonca nižšej, ako keď pristáli rovery na Marse. Týmto trikom možno znížiť celkovú potrebu raketového paliva na pristátie Pluta na 3,5 kg.
Po vykonaní vedeckého výskumu v počiatočnom mieste pristátia zostupové vozidlo prepne do režimu „odrážania“- kvôli nízkej gravitácii (0,063 „rovnakého“) bude schopné skákať z miesta na miesto a skúmať najmä zaujímavé oblasti krajiny. Navrhovaná koncepcia umožní podrobné štúdium povrchu Pluta pomocou prístroja s relatívne nízkou hmotnosťou a s primeranými nákladmi za 10 - 15 rokov.
Vesmírny výťah nad Phobosom
Kevin Kempton z Langley Research Center NASA navrhol zavesiť sondu nabitú senzormi na povrch Phobosu, jedného z dvoch mesiacov Marsu. Na rozdiel od druhého satelitu Deimos je Phobos masívnejší a nachádza sa bližšie k planéte. Navrhuje sa zafixovať sondu s názvom PHLOTE pomocou kábla predĺženého od Lagrangeovho bodu L1 (toto je oblasť gravitačnej stability na priamke spájajúcej planétu a jej satelit).
Pretože bod L1 sa nachádza iba 3,1 km od povrchu Phobosu, nie sú kladené žiadne požiadavky na dĺžku kábla, ktorá presahuje možnosti moderných technológií (plánuje sa jeho výroba na báze uhlíkových nanorúrok).
Sonda so senzormi sa môže buď vznášať nad povrchom satelitu (jednou stranou sa vždy otáčať na Mars), alebo zostupovať na zem.
Kvôli veľmi nízkej gravitácii na Phobose bude sonda čeliť relatívne nízkym nárazovým zaťaženiam.
Samotný Phobos je veľmi zaujímavý objekt, vedci zo ZSSR a neskôr z Ruska venovali jeho štúdiu veľa úsilia, všetky expedície však boli neúspešné. Budúci „Phobos-Grunt“sa s nami plánuje v budúcnosti. Američania budú študovať satelit postupne, predtým zavesili na sondu georadar, aby zmerali podpovrchovú skladbu objektu, aby určili, aká hrubá je vrstva jemnozrnného regolitu a aké problémy to spôsobí budúcim pristátiam. Ďalším dôležitým nástrojom môžu byť dozimetre na štúdium radiačného prostredia, kamery a spektrometer na analýzu minerálneho zloženia povrchu. PHLOTE zabezpečí stálu prítomnosť „oka na oblohe“pri pristávacích misiách a operačnom monitorovaní.
Navigačný ultra presný Dopplerov lidar, ultraľahké solárne panely a vysoko účinné elektrické pohonné systémy by mali udržiavať stanicu „vznášajúcu sa“dlho.
Tento dizajn môže byť tiež užitočný pri pristávaní osoby na povrchu Marsu. Keďže Phobos má zloženie podobné meteoritom - uhlíkatým chondritom, predpokladá sa, že obsahuje minerály, ktoré sa dajú použiť na doplnenie zásob kyslíka a paliva na spiatočnej ceste na Zem.
Takéto „vodítko“však možno použiť nielen na Phobose, ale aj na Deimose, ako aj v bode L1 systému Pluto-Charon, kde sú obidve telá prílivovo „uzamknuté“(vždy otočené k sebe rovnakými stranami). To znamená, že sonda ako PHLOTE mohla zostúpiť na vodítku do zriedenej atmosféry Pluta a študovať jeho chemické zloženie vo všetkých nadmorských výškach (na rozdiel od tradičnej sondy).
Jablkové stromy na Marse
Adam Erkin z Kalifornskej univerzity v Berkeley, inšpirovaný nápadnými (ale vedecky pochybnými) epizódami pestovania marťanských zemiakov hrdinom Matta Damona vo filme „The Martian“(2015), sa zamýšľal nad možnosťou premeny marťanskej pôdy na živné médium pomocou bioinžinierstva. Navrhuje sa odstrániť baktérie schopné detoxikovať chloristany (soli kyseliny chloristej) v marťanskej pôde a obohatiť ich o amoniak.
Samozrejme, takýto vývoj možno ťažko preceňovať, pokiaľ ide o podporu budúcich misií s posádkou na Mars, ako aj o ďalšie terraformovanie tejto planéty. Samostatne sú procesy zbavovania sa chloristanu a fixácie dusíka už biológom známe, je však potrebné vytvoriť kmene mikroorganizmov jedného druhu, schopné oboch súčasne.
Na tento účel sa plánuje štúdium extremofilných baktérií rodu Pseudomonas a predovšetkým Pseudomonas stutzeri, ktorých rôzne kmene môžu bojovať proti chloristanu a sú schopné fixovať dusík (napríklad kmeň A1501). Pseudomonády majú dve dôležité výhody, vďaka ktorým sú experimenty s nimi pohodlnejšie ako napríklad s fotosyntetickými extremofilmi - sinice: môžete použiť metódy už vypracované na E. coli a okrem toho je zdvojnásobenie „úrody“možné len za hodinu (nie sedem hodiny alebo dokonca štyri dni, ako je to v prípade siníc).
Už bola vyvinutá kamera na simuláciu podmienok na Marse: tlak nižší ako 10 kPa, teplota od –60 do +40 ° С, nízka intenzita svetla, ultrafialové žiarenie, atmosféra pozostávajúca z 95% oxidu uhličitého a 3% dusíka. Je potrebné objasniť rozsah najextrémnejších podmienok, v ktorých budú študované kmene schopné prežiť, množiť sa a plniť svoj účel.
Tento vývoj sa však nebude obmedzovať iba na Mars - v budúcnosti sa plánuje preskúmať možnosť bioremediacie zemskej pôdy odstránenými baktériami: napríklad čistenie pôdy v blízkosti ropných vrtov, v prípade toxických škvŕn, obohatenie pôdy o zvýšenie produkcie zeleniny, boj proti hladu v suchých oblastiach, uspokojenie potrieb veľkých skupín. populácia atď.
Vákuová vzducholoď pre Mars
Táto koncepcia, ktorú navrhol John Paul Clarke z spoločnosti Georgia Tech, je podobná konvenčnej vzducholode s jediným rozdielom, že výťah nie je generovaný ohrievaným vzduchom, héliom alebo vodíkom, ale pevnou konštrukciou, ktorá vo vnútri udržuje vákuum, premiestňuje vzduch a tým poskytuje výťah.
Existujúce materiály ešte nemôžu vydržať atmosférický tlak na Zemi, ale na Marse je atmosférický tlak o dva rády nižší, pri ktorom je prevádzka vákuovej vzducholode nielen možná, ale prináša aj určité výhody v porovnaní s tradičnými vzducholoďami. Plášť má byť vyrobený viacvrstvový a mriežkovaný. Mriežka slúži na podoprenie dvoch vrstiev vákuového plášťa. Atmosféra Marsu má vyššiu priemernú molekulovú hmotnosť a teplotu ako iné planéty v slnečnej sústave.
Výsledkom je, že vákuová marťanská vzducholoď môže teoreticky uniesť dvakrát toľko užitočného zaťaženia ako hélium alebo vodík rovnakej veľkosti, ale je porovnateľná s roverom v tom, že sa nezasekne v piesku.
Ak je vákuová vzducholoď bez tlaku, je možné ju opraviť a vzduch znovu odčerpať, zatiaľ čo bežná vzducholoď nie je schopná vrátiť prívod hélia alebo vodíka. Pretože vákuová vzducholoď nepoužíva na výstup plyn, môže vykonať takmer nekonečné množstvo kompenzačných manévrov na úpravu alebo stabilizáciu nadmorskej výšky v reakcii na zmeny teploty okolia.
Vákuový balón môže tiež použiť svoj tuhý plášť na ochranu nástrojov pred slnečným žiarením a časticami vysokej energie a môže pojať solárne panely. Zostáva len nájsť také materiály a konštrukcie, ktoré budú ľahké a dostatočne pevné, aby odolali vonkajšiemu tlaku …
Najrýchlejšia loď
John Brophy z laboratória Jet Propulsion Laboratory NASA navrhol nový spôsob letu na okraj slnečnej sústavy. Pluto na jeho lodi je možné dosiahnuť za 3,6 roka,
a vzdialenosť 500 astronomických jednotiek je prekonaná za 12 rokov.
Za jeden rok bude tiež možné dopraviť na obežnú dráhu Jupitera užitočné zaťaženie 80 ton, čo otvára možnosť misií s posádkou na obrovské planéty.
Nová architektúra zahŕňa vytvorenie sústavy laserových žiaričov s priemerom 10 km a výkonom 100 MW, ktoré urýchľujú prístroj; prítomnosť radu fotobuniek na samotnej kozmickej lodi, ktoré účinne zachytávajú prenášanú energiu jemným ladením na laserové frekvencie a generovaním napätia 12 kV; nakoniec iónový motor so špecifickým impulzom 58 tisíc s výkonom 70 MW (ukazuje sa, že účinnosť premeny svetla je 70%), kde sa ako pracovné médium používa lítium, a nie známejší xenón.
Lítium je uložené ako pevná látka, je ľahko ionizované, eliminuje únik inertného plynu z propulzného systému a eróziu, čo zaisťuje veľmi dlhú životnosť raketového motora.
Pre rýchlu kozmickú loď je dôležité mať nízku hmotnosť s vysokým špecifickým ťahom motora. Odstránením napájacieho zdroja a väčšiny hardvéru na premenu energie z lode a ich nahradením svetelnou sústavou solárnych článkov je možné dosiahnuť pomer 0,25 kg / kW. Pre porovnanie: moderná automatická stanica Dawn, ktorá sa zaoberá výskumom asteroidu západ a trpasličej planéty Ceres, má 300 kg / kW a špecifický impulz 3000 s.
To všetko v budúcnosti umožní uvažovať o medzihviezdnom cestovaní.
Návšteva pekla
Robert Youngquist z Kennedyho vesmírneho strediska NASA navrhol nový vysokoteplotný povlak, ktorý bude odrážať až 99,9% slnečných lúčov, čo je 80-krát lepšie ako v prípade súčasných náprotivkov. To sa dosiahne použitím nízkoteplotného náteru, ktorý sa v súčasnosti vyvíja s finančnou podporou NIAC.
Prostredníctvom počítačovej simulácie sa očakáva zvýšenie účinnosti reflektora, výpočet jeho výkonu a získanie funkčného prototypu, ktorý bude zaslaný na testovanie partnerom z Laboratória aplikovanej fyziky Univerzity Johna Hopkinsa. Výsledky modelovania a testovania sa použijú na vývoj misie k Slnku, počas ktorej sa zariadenie bude musieť priblížiť k povrchu hviezdy vo vzdialenosti jedného slnečného polomeru
- rádovo bližšie ako Solar Probe Plus, ktorého spustenie je naplánované na august 2018. Okrem prekonania ďalšieho rekordu tento projekt prinesie významný pokrok v riešení problémov s tepelnou ochranou a zlepší tepelnú kontrolu počas budúcich misií na Ortuť.
Maxim Borisov