Kuus uskumatut kosmoseprojekti, millesse NASA on investeerinud
Pluutole hüppamine, köis Marsi satelliidi Phobose juurde ja kiireim kosmosemootor - Gazeta. Ru räägib uskumatutest projektidest, millesse NASA otsustas investeerida.
Ameerika Riikliku Kosmoseagentuuri NASA egiidi all korraldatakse igal aastal ausalt hullumeelsete poolfantastiliste projektide konkurss, mille eesmärk on valida projektid, mis rakendamise korral võivad muutuda läbimurdeliseks kosmosemissiooniks. Uuenduslike täiustatud kontseptsioonide programmi (NASA Innovative Advanced Concepts - NIAC) raames pakutakse välja nii täielikult realiseeritavad projektid kui ka midagi väga kaugest tulevikust.
Nii näiteks põhjustas suminat 2011. aastal rahaliste vahendite eraldamine "traktoritala" loomise võimaluse uurimiseks - nagu see, mis kandis esemeid kauguses Star Treki sarjas. Mõnikord pakutakse välja ja toetatakse ausalt öeldes pseudoteaduslikke mõisteid, kuid õnneks pole neid palju.
Sel aastal otsustas kosmoseagentuur varases etapis investeerida 15 pakutud tehnoloogiasse (nn I etapp - esimene etapp). Reeglite kohaselt pakutakse võitjatele 125 tuhat dollarit, et nad saaksid üheksa kuu jooksul läbi viia esialgse tasuvusuuringu, näidata idee teostatavust ja edukuse korral taotleda teise etapi jooksul kahe aasta jooksul täiendavaid investeeringuid (kuni 500 tuhat dollarit). paljulubava arengu uurimine.
Võistlusel võib osaleda peaaegu igaüks (oluline on ainult see, et gruppi kuuluks vähemalt üks Ameerika kodanik).
"NIAC programm meelitab teadlasi ja uuendajaid teadus- ja insenerikogukondadest, sealhulgas eelarveorganisatsioonide esindajaid," selgitab NASA kosmosetehnoloogia personaliülema abi Steven Yurchik. "Programm annab noortele võimaluse ja vahendid spekulatiivsete lennunduskontseptsioonide uurimiseks, mida me oma tulevases tehnoloogiaportfellis hindame ja kõrvale paneme."
Üks võitjatest oli seekord põliselaniku venelase, NASA töötaja Vjatšeslav Turõševi projekt - kosmoseteleskoop, mis kasutab Päikest objektiivina eksoplaneetide uurimiseks, millest varem teatas Gazeta. Ru.
Reklaamvideo:
2017. aasta esimese ja teise etapi täieliku loendi leiate siit ja allpool loetleme kõige huvitavamad, meie arvates I etapi mõisted.
Pluutole hüppamine
Benjamin Goldman ettevõttest Global Aerospace Corporation esitas automaatse planeetidevahelise jaama kontseptsiooni (vt ülaltoodud joonist), mis siseneb Pluuto atmosfääri kiirusega 14 km / s ja toimetab 200 kg kaaluva maandumismooduli kääbusplaneedi pinnale, vähendades aerodünaamilise pidurdamise ja kulutamise tõttu kiirust. see on vaid paar kilogrammi kütust.
Rõhk Pluuto pinnal on 10 miljonit korda madalam kui Maa oma, kuid selle atmosfäär on umbes seitse korda ulatuslikum kui Maa oma ja selle maht on 350 korda suurem kui Pluutol endal. Sada kilomeetrit sellist üliharuldast atmosfääri (täpsemalt eksosfääri) läbides võib laev kaotada 99,999% oma algsest kineetilisest energiast, mis viib lõpliku kiiruseni, mis on võrreldav või isegi madalam kui roverite maandumisel Marsil. Selle trikiga saab raketikütuse koguarvu Pluutole maandumiseks vähendada 3,5 kg-ni.
Pärast esialgses maandumiskohas teaduslike uuringute tegemist lülitub laskuv sõiduk "põrkava" režiimi - madala raskusjõu tõttu (0,063 "sama") suudab ta hüpata ühest kohast teise, uurides eriti huvitavaid maastiku alasid. Kavandatud kontseptsioon võimaldab Pluto pinda üksikasjalikult uurida, kasutades suhteliselt väikese massiga aparaati mõistlike kuludega 10-15 aasta jooksul.
Kosmoselift Phobose kohal
Kevin Kempton NASA Langley uurimiskeskusest soovitas riputada anduritega pakitud sondi ühe Marsi kahe kuu Phobose pinna kohale. Erinevalt teisest satelliidist Deimosest on Phobos massiivsem ja asub planeedile lähemal. Tehakse ettepanek kinnitada sond PHLOTE, kasutades Lagrange'i punktist L1 pikendatud kaablit (see on gravitatsioonilise stabiilsuse piirkond planeeti ja tema satelliiti ühendaval sirgel).
Kuna punkt L1 asub Phobose pinnast vaid 3,1 km kaugusel, ei kehtestata kaabli pikkusele nõudeid, mis ületaksid kaasaegsete tehnoloogiate võimalusi (plaanitakse toota süsiniknanotorude baasil).
Sensoritega sond võib kas hõljuda satelliidi pinna kohal (alati ühe küljega Marsi poole pööratud) või laskuda maapinnale.
Phobose väga väikese gravitatsiooni tõttu kogevad sond purskekoormusi suhteliselt vähe.
Phobos ise on väga huvitav objekt, NSV Liidu ja hiljem Venemaa teadlased pühendasid selle uurimisele palju vaeva, kuid kõik ekspeditsioonid ei õnnestunud. Järgmine "Phobos-Grunt" on plaanis koos meiega tulevikus. Ameeriklased hakkavad satelliiti uurima järk-järgult, olles eelnevalt sondi külge riputanud GPR-i, et mõõta objekti maapealset koostist, et teha kindlaks, kui paks peeneteraline regoliidikiht on ja milliseid probleeme see tulevikus maandumiseks tekitab. Muud olulised vahendid võivad olla kiirguskeskkonna uurimiseks mõeldud dosimeetrid, kaamerad ja spektromeeter pinna mineraalse koostise analüüsimiseks. PHLOTE tagab maandumismissioonide ja operatiivseire jaoks püsiva "taevas silma" olemasolu.
Navigatsiooniline ülitäpne Doppleri lidar, ülikerged päikesepaneelid ja ülitõhusad elektrilised tõukejõusüsteemid peaksid jaama pikka aega hõljuma.
See disain võib olla kasulik ka inimese maandumisel Marsi pinnal. Kuna Phobose koostis on sarnane meteoriitidele - süsinikkondritele, sisaldab see arvatavasti mineraale, mida saab kasutada tagasiteel Maale hapniku ja kütusevarude täiendamiseks.
Sellist "rihma" saab aga kasutada mitte ainult Phobosel, vaid ka Deimosel, samuti Pluto-Charoni süsteemi L1 punktis, kus mõlemad kehad on korralikult "lukus" (alati pööratakse üksteise poole samade külgede poolt). See tähendab, et kosmoseaparaat nagu PHLOTE võiks laskuda rihma otsas Pluuto haruldasesse atmosfääri, uurides selle keemilist koostist kõigil kõrgustel (erinevalt traditsioonilisest sondist).
Õunapuud Marsil
Adam Erkin Berkeley California ülikoolist, inspireerituna Matt Damoni kangelase elavatest (kuid teaduslikult kahtlastest) Marsi kartuli kasvatamise episoodidest filmis "Marslane" (2015), mõtles võimalusele muuta Marsi pinnas toitainekeskkonnaks bioinseneri abil. Tehakse ettepanek eemaldada Marsi pinnases perkloraate (perkloorhappe soolad) detoksifitseerivad bakterid ning rikastada seda ammoniaagiga.
Muidugi ei saa selliseid arenguid vaevalt üle hinnata, pidades silmas tulevaste mehitatud missioonide Marsi toetamist, samuti selle planeedi edasist terraformeerimist. Eraldi on perkloraadist vabanemise ja lämmastiku sidumise protsessid juba bioloogidele teada, kuid selleks on vaja luua ühe liigi mikroorganismide tüved, mis oleksid võimelised mõlemaks korraga.
Sel eesmärgil on kavas uurida perekonna Pseudomonas (Pseudomonas) ja ennekõike Pseudomonas stutzeri ekstremofiilseid baktereid, mille erinevad tüved võivad nii perkloraadiga võidelda kui ka lämmastiku fikseerimise võimega (näiteks tüvi A1501). Pseudomonaadidel on kaks olulist eelist, mis muudavad nendega katsed mugavamaks kui näiteks fotosünteesivate ekstremofiilide puhul - tsüanobakterid: saate kasutada juba E. coli peal välja töötatud meetodeid ja pealegi on "saagi" kahekordistamine võimalik vaid tunni (mitte seitsme) jooksul tundi või isegi neli päeva, nagu tsüanobakterite puhul).
Marsi tingimuste simuleerimiseks on juba välja töötatud kaamera: rõhk alla 10 kPa, temperatuur vahemikus –60 kuni +40 ° С, madal valgustugevus, ultraviolettkiirgus, atmosfäär, mis koosneb 95% süsinikdioksiidist ja 3% lämmastikust. On vaja selgitada kõige ekstreemsemate tingimuste vahemikku, milles uuritavad tüved suudavad ellu jääda, paljuneda ja oma eesmärki täita.
Need arengud ei piirdu siiski ainult Marsiga - tulevikus on kavas uurida maapinna bioremediatsiooni eemaldatud bakteritega: näiteks maa puhastamine naftakaevude läheduses, mürgiste lekete korral mulla rikastamine köögiviljatootmise suurendamiseks, nälja vastu võitlemine kuivades piirkondades, suurte rühmade vajaduste rahuldamine elanikkond jne.
Vaakum õhulaev Marsi jaoks
See kontseptsioon, mille on välja pakkunud Georgia Techi firma John Paul Clarke, sarnaneb tavalise õhulaevaga ainsa erinevusega, et lifti ei tekita mitte kuumutatud õhk, heelium ega vesinik, vaid jäik konstruktsioon, mis hoiab sees vaakumit, nihutab õhku ja tagab seeläbi tõste.
Olemasolevad materjalid ei suuda veel vastu pidada Maa atmosfäärirõhule, kuid Marsil on atmosfäärirõhk kaks suurusjärku madalam, milles vaakumi õhulaeva käitamine pole mitte ainult võimalik, vaid toob ka teatud eeliseid võrreldes traditsiooniliste õhulaevadega. Kest peaks olema tehtud mitmekihiliseks ja võreks. Võre kasutatakse vaakumkatte kahe kihi toetamiseks. Marsi atmosfääris on kõrgem keskmine molekulmass ja temperatuur kui teistel päikesesüsteemi planeetidel.
Selle tulemusel suudab Marsi vaakumi õhulaev teoreetiliselt kanda kaks korda rohkem kasulikku koormust kui sarnase suurusega heeliumi või vesiniku õhulaev, kuid see on võrreldav kulguriga selle poolest, et ei jää liiva sisse kinni.
Kui vaakum-õhulaev on rõhu all, saab seda parandada ja õhk uuesti välja pumbata, samal ajal kui tavaline õhulaev ei suuda heeliumi ega vesiniku varu tagasi anda. Kuna vaakum-õhulaev ei kasuta tõusuks gaasi, võib see sooritada peaaegu lõpmatu arvu kompenseerivaid manöövreid kõrguse reguleerimiseks või stabiliseerimiseks vastusena ümbritseva õhu temperatuuri muutustele.
Vaakumpiim võib kasutada ka oma jäika kesta instrumentide kaitsmiseks päikesekiirguse ja suure energiaga osakeste eest ning mahutab päikesepaneele. Jääb vaid leida selliseid materjale ja struktuure, mis on piisavalt kerged ja tugevad, et taluda välist survet …
Kiireim laev
John Brophy NASA reaktiivmootorite laborist on välja pakkunud uue viisi päikesesüsteemi äärealadele lendamiseks. Pluutole saab tema laeval jõuda 3,6 aasta pärast,
ja 12 astronoomilise ühiku kaugus on läbitud 12 aastaga.
Ühe aasta jooksul on Jupiteri orbiidile võimalik toimetada ka 80-tonnine koormus, mis avab mehitatud missioonide võimaluse hiiglaslikele planeetidele.
Uus arhitektuur hõlmab 10 km läbimõõduga ja 100 MW võimsusega laserkiirgurite massiivi loomist, mis kiirendab aparaati; fotorakkude massiivi olemasolu kosmoseaparaadil endal, püüdes edastatud energiat tõhusalt, reguleerides lasersagedusi ja tekitades pinge 12 kV; lõpuks ioonmootor, mille erimpulss on 58 tuhat ja võimsus 70 MW (selgub, et valguse muundamise efektiivsus on 70%), kus töökeskkonnana kasutatakse liitiumit, mitte tuttavamat ksenooni.
Liitium ladustatakse tahke ainena, see on kergesti ioniseeritav, välistab inertse gaasi lekke tõukejõust ja erosiooni, mis tagab raketimootori väga pika eluea.
Kiire kosmoseaparaadi jaoks on oluline, et sellel oleks väike mass ja mootori eritõmbejõud. Eemaldades laevalt jõuallika ja suurema osa muunduri riistvarast, asendades selle kõik päikesepatareide valgusmassiividega, on võimalik saavutada suhe 0,25 kg / kW. Võrdluseks: moodsal automaatjaamal Dawn, mis tegeleb asteroidi Lääne ja kääbusplaneedi Ceres uurimisega, on vastavalt 300 kg / kW ja erimpulss 3000 s.
Edaspidi võimaldab see kõik mõelda tähtedevahelistele reisidele.
Põrgu külastus
Robert Youngquist NASA Kennedy kosmosekeskusest on teinud ettepaneku välja töötada uus kõrge temperatuuriga kate, mis peegeldab kuni 99,9% päikesekiirtest, 80 korda paremini kui praegused analoogid. See saavutatakse madala temperatuuriga katte abil, mida praegu arendatakse NIAC rahalisel toel.
Arvutisimulatsiooni abil suurendatakse eeldatavalt helkuri efektiivsust, arvutatakse selle jõudlus ja saadakse toimiv prototüüp, mis saadetakse testimiseks partneritele Johns Hopkinsi ülikooli rakendatud füüsika laborist. Modelleerimise ja testimise tulemusi kasutatakse Päikese missiooni väljatöötamiseks, mille käigus seade peab lähenema tähe pinnale ühe päikese raadiusega.
- suurusjärk lähemal kui Solar Probe Plus, mille käivitamine peaks toimuma 2018. aasta augustis. Lisaks veel ühe rekordi ületamisele teeb see projekt olulisi edusamme termokaitseprobleemide lahendamisel ja parandab termokontrolli tulevastel Merkuuri missioonidel.
Maxim Borisov
