Enam proyek luar angkasa luar biasa yang telah diinvestasikan oleh NASA
Melompat di Pluto, tali ke satelit Mars Phobos dan mesin luar angkasa tercepat - Gazeta. Ru berbicara tentang proyek luar biasa di mana NASA memutuskan untuk berinvestasi.
Di bawah naungan Badan Antariksa Nasional Amerika NASA, kompetisi proyek semi-fantastis yang terus terang diadakan setiap tahun, yang tujuannya adalah untuk memilih proyek yang, jika dapat diwujudkan, dapat menjadi terobosan misi luar angkasa. Dalam kerangka program konsep lanjutan inovatif (NASA Innovative Advanced Concepts - NIAC), kedua proyek yang dapat direalisasikan sepenuhnya dan sesuatu dari masa depan yang sangat jauh diusulkan.
Jadi, misalnya, pada tahun 2011, dengungan itu disebabkan oleh alokasi dana untuk mempelajari kemungkinan pembuatan "balok traktor" - seperti yang membawa benda-benda jarak jauh dalam seri Star Trek. Kadang-kadang bahkan konsep pseudoscientific terus terang diusulkan dan disubsidi, tetapi untungnya tidak banyak dari mereka.
Tahun ini, badan antariksa tersebut memutuskan untuk berinvestasi pada 15 teknologi yang diusulkan pada tahap awal (yang disebut Tahap I - tahap pertama). Menurut aturan, para pemenang ditawarkan masing-masing $ 125 ribu untuk melakukan studi kelayakan awal dalam waktu sembilan bulan, untuk menunjukkan kelayakan konsep dan, jika berhasil, untuk mengajukan investasi tambahan (hingga $ 500 ribu) dalam waktu dua tahun dalam tahap kedua. mempelajari perkembangan yang menjanjikan.
Hampir semua orang dapat berpartisipasi dalam kompetisi (hanya penting bahwa grup tersebut mencakup setidaknya satu warga negara Amerika).
“Program NIAC menarik para peneliti dan inovator dari komunitas ilmiah dan teknik, termasuk perwakilan dari organisasi anggaran,” jelas Steven Yurchik, asisten kepala staf untuk teknologi luar angkasa NASA. “Program ini memberikan kesempatan dan sarana bagi kaum muda untuk mengeksplorasi konsep ruang angkasa spekulatif yang kami evaluasi dan sisihkan dalam portofolio teknologi masa depan kami.”
Salah satu pemenang kali ini adalah proyek asli Rusia, karyawan NASA Vyacheslav Turyshev - teleskop luar angkasa yang menggunakan Matahari sebagai lensa untuk mempelajari exoplanet, yang dilaporkan Gazeta. Ru sebelumnya.
Video promosi:
Daftar lengkap tahun 2017 untuk tahap pertama dan kedua dapat ditemukan di sini, dan kami daftar yang paling menarik, menurut pendapat kami, konsep Tahap I di bawah ini.
Melompat di Pluto
Benjamin Goldman dari Global Aerospace Corporation mempresentasikan konsep stasiun antarplanet otomatis (lihat ilustrasi di atas), yang akan memasuki atmosfer Pluto dengan kecepatan 14 km / s dan mengirimkan modul pendaratan seberat 200 kg ke permukaan planet kerdil, mengurangi kecepatan karena pengereman dan pengeluaran aerodinamis ini hanya beberapa kilogram bahan bakar.
Tekanan permukaan Pluto 10 juta kali lebih rendah dari tekanan Bumi, tetapi atmosfernya sekitar tujuh kali lebih luas daripada Bumi, dan volumenya 350 kali lipat dari Pluto sendiri. Melewati seratus kilometer atmosfer yang sangat halus (lebih tepatnya, eksosfer), kapal dapat kehilangan 99,999% energi kinetik awalnya, yang akan menghasilkan kecepatan akhir yang sebanding atau bahkan lebih rendah daripada saat penjelajah mendarat di Mars. Dengan trik ini, total kebutuhan bahan bakar roket untuk pendaratan Pluto bisa ditekan menjadi 3,5 kg.
Setelah melakukan penelitian ilmiah di tempat pendaratan awal, kendaraan yang turun akan beralih ke mode "memantul" - karena gravitasi rendah (0,063 "sama") ia akan dapat melompat dari satu tempat ke tempat lain, memeriksa area lanskap yang sangat menarik. Konsep yang diusulkan akan memungkinkan studi rinci permukaan Pluto menggunakan peralatan bermassa relatif rendah dengan biaya yang masuk akal dalam 10-15 tahun.
Lift luar angkasa di atas Phobos
Kevin Kempton dari Pusat Penelitian Langley NASA menyarankan untuk menggantung probe yang dikemas dengan sensor di atas permukaan Phobos, salah satu dari dua bulan Mars. Berbeda dengan satelit kedua, Deimos, Phobos lebih masif dan terletak lebih dekat ke planet. Diusulkan untuk memperbaiki probe, bernama PHLOTE, dengan bantuan kabel yang direntangkan dari titik Lagrange L1 (ini adalah wilayah stabilitas gravitasi pada garis lurus yang menghubungkan planet dan satelitnya).
Karena titik L1 terletak hanya 3,1 km dari permukaan Phobos, tidak ada persyaratan yang diberlakukan pada panjang kabel yang melebihi kemampuan teknologi modern (direncanakan akan dibuat berdasarkan tabung nano karbon).
Probe dengan sensor dapat melayang di atas permukaan satelit (selalu mengarah ke Mars dengan satu sisi), atau turun ke tanah.
Karena gravitasi yang sangat rendah di Phobos, probe akan mengalami beban semburan yang relatif rendah.
Phobos sendiri adalah objek yang sangat menarik, ilmuwan dari Uni Soviet, dan kemudian ke Rusia, mencurahkan banyak upaya untuk studinya, tetapi semua ekspedisi tidak berhasil. "Phobos-Grunt" berikutnya direncanakan bersama kita di masa depan. Amerika akan mempelajari satelit secara bertahap, setelah sebelumnya menggantungkan georadar pada probe untuk mengukur komposisi bawah permukaan objek untuk menentukan seberapa tebal lapisan regolith berbutir halus dan masalah apa yang akan ditimbulkannya untuk pendaratan di masa depan. Alat penting lainnya dapat berupa dosimeter untuk mempelajari lingkungan radiasi, kamera dan spektrometer untuk menganalisis komposisi mineral permukaan. PHLOTE akan memberikan kehadiran permanen "eye in the sky" untuk misi pendaratan dan pemantauan operasional.
LIDAR Doppler navigasi ultra-presisi, panel surya ultralight, dan sistem propulsi listrik yang sangat efisien akan membuat stasiun tetap "melayang" untuk waktu yang lama.
Desain ini juga dapat berguna selama pendaratan seseorang di permukaan Mars. Karena Phobos memiliki komposisi yang mirip dengan meteorit - kondrit berkarbon, diyakini mengandung mineral yang dapat digunakan untuk mengisi oksigen dan pasokan bahan bakar dalam perjalanan kembali ke Bumi.
Namun, "tali" seperti itu dapat digunakan tidak hanya di Phobos, tetapi juga di Deimos, serta di titik L1 sistem Pluto-Charon, di mana kedua benda itu "terkunci" pasang surut (selalu berpaling ke satu sama lain di sisi yang sama). Ini berarti bahwa pesawat ruang angkasa seperti PHLOTE bisa turun dengan tali ke atmosfer Pluto yang dijernihkan, mempelajari komposisi kimianya di semua ketinggian (tidak seperti pesawat penjelajah tradisional).
Pohon apel di Mars
Adam Erkin dari University of California di Berkeley, terinspirasi oleh episode mencolok (tapi secara ilmiah meragukan) dari pertumbuhan kentang Mars oleh pahlawan Matt Damon dalam film "The Martian" (2015), memikirkan kemungkinan mengubah tanah Mars menjadi media nutrisi menggunakan bioteknologi. Diusulkan untuk menghilangkan bakteri yang dapat mendetoksifikasi perklorat (garam dari asam perklorat) di tanah Mars, serta memperkayanya dengan amonia.
Tentu saja, perkembangan seperti itu hampir tidak bisa dibesar-besarkan dalam hal mendukung misi berawak di masa depan ke Mars, serta semakin membentuk planet ini. Secara terpisah, proses menghilangkan perklorat dan pengikat nitrogen sudah diketahui oleh ahli biologi, tetapi diperlukan untuk membuat strain mikroorganisme dari satu spesies, yang mampu melakukan keduanya pada waktu yang sama.
Untuk tujuan ini, direncanakan untuk mempelajari bakteri ekstremofil dari genus Pseudomonas dan, pertama-tama, Pseudomonas stutzeri, strain berbeda yang dapat melawan perklorat dan memiliki kemampuan untuk mengikat nitrogen (misalnya, strain A1501). Pseudomonad memiliki dua keunggulan penting yang membuat eksperimen dengannya lebih nyaman daripada, misalnya, dengan ekstremofil fotosintesis - cyanobacteria: Anda dapat menggunakan metode yang telah berhasil pada E. coli, dan selain itu, menggandakan "panen" dimungkinkan hanya dalam satu jam (bukan tujuh jam atau bahkan empat hari, seperti halnya dengan cyanobacteria).
Sebuah kamera telah dikembangkan untuk mensimulasikan kondisi di Mars: tekanan kurang dari 10 kPa, suhu dari -60 hingga +40 ° С, intensitas cahaya rendah, radiasi ultraviolet, atmosfer yang terdiri dari 95% karbon dioksida dan 3% nitrogen. Hal ini diperlukan untuk memperjelas kisaran kondisi yang paling ekstrim dimana strain yang dipelajari akan mampu bertahan, berkembang biak dan memenuhi tujuannya.
Perkembangan ini, bagaimanapun, tidak akan terbatas pada Mars - di masa depan, direncanakan untuk mempelajari kemungkinan bioremediasi tanah bumi dengan bakteri yang dihilangkan: misalnya, membersihkan tanah di dekat sumur minyak, jika terjadi tumpahan racun, memperkaya tanah untuk meningkatkan produksi sayuran, memerangi kelaparan di daerah kering, memenuhi kebutuhan kelompok besar populasi, dll.
Pesawat vakum untuk Mars
Konsep ini, yang diusulkan oleh John Paul Clarke dari Georgia Tech, mirip dengan pesawat konvensional dengan satu-satunya perbedaan bahwa gaya angkat tidak dihasilkan oleh udara panas, helium atau hidrogen, tetapi oleh struktur kaku yang mempertahankan ruang hampa di dalam, menggusur udara dan dengan demikian memberikan daya angkat.
Bahan yang ada belum dapat menahan tekanan atmosfer di Bumi, tetapi di Mars tekanan atmosfer dua kali lipat lebih rendah, di mana pengoperasian pesawat vakum tidak hanya mungkin, tetapi juga membawa manfaat tertentu dibandingkan dengan kapal udara tradisional. Cangkang seharusnya dibuat multilayer dan kisi. Grid digunakan untuk mendukung dua lapisan jaket vakum. Atmosfer Mars memiliki rata-rata berat molekul dan suhu yang lebih tinggi daripada planet lain di tata surya.
Akibatnya, pesawat vakum Mars secara teoritis dapat membawa muatan dua kali lebih banyak daripada helium atau hidrogen dengan ukuran yang sama, tetapi lebih baik dibandingkan dengan pesawat penjelajah karena tidak akan terjebak di pasir.
Jika pesawat vakum tidak memiliki tekanan, maka dapat diperbaiki dan udara dipompa keluar lagi, sedangkan pesawat konvensional tidak dapat mengembalikan pasokan helium atau hidrogen. Karena pesawat vakum tidak menggunakan gas untuk pendakian, ia dapat melakukan manuver kompensasi dalam jumlah yang hampir tak terbatas untuk menyesuaikan atau menstabilkan ketinggian sebagai respons terhadap perubahan suhu sekitar.
Balon udara vakum juga dapat menggunakan cangkangnya yang kaku untuk melindungi instrumen dari radiasi matahari dan partikel berenergi tinggi, serta dapat menampung panel surya. Tetap hanya untuk menemukan bahan dan struktur seperti itu yang akan ringan dan cukup kuat untuk menahan tekanan eksternal …
Kapal tercepat
John Brophy dari Jet Propulsion Laboratory NASA telah mengusulkan cara baru untuk terbang ke pinggiran tata surya. Pluto di kapalnya dapat dicapai dalam 3,6 tahun, dan jarak 500 unit astronomi ditempuh dalam 12 tahun.
Dalam satu tahun, juga dimungkinkan untuk mengirimkan muatan 80 ton ke orbit Jupiter, yang membuka kemungkinan misi berawak ke planet-planet raksasa.
Arsitektur baru melibatkan pembuatan serangkaian pemancar laser dengan diameter 10 km dan daya 100 MW, yang mempercepat peralatan; adanya serangkaian fotosel pada pesawat ruang angkasa itu sendiri, secara efektif menangkap energi yang ditransmisikan dengan menyetel frekuensi laser dan menghasilkan tegangan 12 kV; akhirnya, mesin ion dengan impuls spesifik 58 ribu dengan daya 70 MW (ternyata efisiensi konversi cahaya adalah 70%), di mana lithium digunakan sebagai media kerja, dan bukan xenon yang lebih dikenal.
Lithium disimpan sebagai padatan, mudah terionisasi, menghilangkan kebocoran gas inert dari pendorong dan erosi, yang memastikan umur yang sangat panjang dari motor roket.
Untuk pesawat ruang angkasa yang cepat, penting untuk memiliki massa yang rendah dengan daya dorong mesin yang tinggi. Dengan melepas catu daya dan sebagian besar perangkat keras konversi daya dari kapal, menggantinya dengan susunan ringan sel surya, rasio 0,25 kg / kW dapat dicapai. Sebagai perbandingan: stasiun otomatis modern Dawn, yang terlibat dalam penelitian asteroid Barat dan planet kerdil Ceres, masing-masing memiliki 300 kg / kW dan impuls spesifik 3000 detik.
Di masa depan, semua ini memungkinkan untuk memikirkan perjalanan antarbintang.
Kunjungi neraka
Robert Youngquist dari Pusat Antariksa Kennedy NASA telah mengusulkan pengembangan lapisan suhu tinggi baru yang akan memantulkan hingga 99,9% sinar matahari, 80 kali lebih baik daripada rekan-rekan saat ini. Ini akan dicapai melalui penggunaan lapisan suhu rendah yang saat ini sedang dikembangkan dengan dukungan keuangan dari NIAC.
Melalui simulasi komputer, diharapkan dapat meningkatkan efisiensi reflektor, menghitung kinerjanya dan mendapatkan prototipe kerja yang akan dikirim untuk pengujian ke mitra dari Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins. Hasil pemodelan dan pengujian akan digunakan untuk mengembangkan misi ke Matahari, di mana perangkat harus mendekati permukaan bintang pada jarak satu jari-jari matahari.
- Besarannya lebih dekat dari Solar Probe Plus, yang dijadwalkan diluncurkan pada Agustus 2018. Selain memecahkan rekor lain, proyek ini akan membuat kemajuan signifikan dalam memecahkan masalah perlindungan termal dan meningkatkan kontrol termal selama misi Merkurius di masa mendatang.
Maxim Borisov
