Šest neuvěřitelných vesmírných projektů, do kterých NASA investovala
Skákání na Plutu, lano k družici Phobos na Marsu a nejrychlejší vesmírný stroj - Gazeta. Ru hovoří o neuvěřitelných projektech, do kterých se NASA rozhodla investovat.
Pod záštitou Americké národní kosmické agentury NASA se každoročně koná soutěž upřímně šílených polofantastických projektů, jejichž účelem je vybrat ty, které by se v případě realizace mohly stát průlomovými vesmírnými misemi. V rámci programu inovativních pokročilých konceptů (NASA Innovative Advanced Concepts - NIAC) jsou navrženy jak plně realizovatelné projekty, tak něco z velmi vzdálené budoucnosti.
Například v roce 2011 byl hluk způsoben přidělením finančních prostředků na studium možnosti vytvoření „vlečného paprsku“- jako je ten, který přepravoval předměty na dálku v seriálu „Star Trek“. Někdy se nabízejí a dotují i upřímně pseudovědecké koncepty, ale naštěstí jich není mnoho.
Letos se kosmická agentura rozhodla investovat do 15 navrhovaných technologií v rané fázi (v tzv. Fázi I - první etapa). V souladu s pravidly je vítězům nabídnuto 125 tisíc dolarů, aby provedli počáteční studii proveditelnosti do devíti měsíců, ukázali proveditelnost konceptu a v případě úspěchu se kvalifikovali na další investice (až 500 tisíc dolarů) do dvou let v rámci druhé etapy studium slibného vývoje.
Soutěže se může účastnit téměř kdokoli (je důležité, aby skupina zahrnovala alespoň jednoho amerického občana).
„Program NIAC přitahuje vědce a inovátory z vědecké a technické komunity, včetně zástupců rozpočtových organizací,“vysvětluje Steven Yurchik, asistent vedoucího oddělení vesmírných technologií NASA. „Program poskytuje mladým lidem příležitost a prostředky k prozkoumání spekulativních leteckých konceptů, které vyhodnocujeme a odkládáme je do našeho budoucího technologického portfolia.“
Jedním z vítězů byl tentokrát projekt rodáka z Ruska, zaměstnance NASA Vyacheslava Turysheva - vesmírný dalekohled, který používá Slunce jako čočku ke studiu exoplanet, o kterém dříve informovala Gazeta. Ru.
Propagační video:
Kompletní seznam roku 2017 pro první a druhou fázi najdete zde a níže uvádíme nejzajímavější koncepty fáze I podle našeho názoru.
Skákání na Pluto
Benjamin Goldman z Global Aerospace Corporation představil koncept automatické meziplanetární stanice (viz obrázek výše), která vstoupí do atmosféry Pluta rychlostí 14 km / s a dopraví 200 kg přistávacího modulu na povrch trpasličí planety, čímž se sníží rychlost díky aerodynamickému brzdění a utrácení to je jen pár kilogramů paliva.
Povrchový tlak Pluta je 10 milionůkrát nižší než tlak Země, ale jeho atmosféra je asi sedmkrát větší než Země a jeho objem je 350krát větší než u samotného Pluta. Loď může projít sto kilometrů takové mimořádně vzácné atmosféry (přesněji exosféry) a ztratit 99,999% své počáteční kinetické energie, což povede ke konečné rychlosti srovnatelné nebo dokonce nižší, než když na Marsu přistáli vozítka. Tímto trikem lze snížit celkovou spotřebu raketového paliva pro přistání na Plutu na 3,5 kg.
Po provedení vědeckého výzkumu v počátečním místě přistání se sestupové vozidlo přepne do režimu „skákání“- díky nízké gravitaci (0,063 „stejného“) bude schopno skákat z místa na místo a zkoumat zvláště zajímavé oblasti krajiny. Navrhovaný koncept umožní podrobné studium povrchu Pluta pomocí přístroje s relativně nízkou hmotností a rozumnou cenou za 10–15 let.
Vesmírný výtah nad Phobosem
Kevin Kempton z Langley Research Center NASA navrhl zavěsit sondu plnou senzorů na povrch Phobosu, jednoho ze dvou měsíců Marsu. Na rozdíl od druhého satelitu Deimos je Phobos masivnější a nachází se blíže k planetě. Navrhuje se zafixovat sondu s názvem PHLOTE pomocí kabelu nataženého z Lagrangeova bodu L1 (to je oblast gravitační stability na přímce spojující planetu a její satelit).
Vzhledem k tomu, že bod L1 se nachází jen 3,1 km od povrchu Phobosu, nejsou kladeny žádné požadavky na délku kabelu, která by přesahovala možnosti moderních technologií (plánuje se jeho výroba na bázi uhlíkových nanotrubiček).
Sonda se senzory se může buď vznášet nad povrchem satelitu (vždy se jednou stranou otočil na Mars), nebo sestoupit na zem.
Vzhledem k velmi nízké gravitaci na Phobosu bude sonda čelit relativně nízkým nárazovým zatížením.
Samotný Phobos je velmi zajímavý objekt, vědci ze SSSR a později z Ruska věnovali jeho studiu mnoho úsilí, ale všechny expedice byly neúspěšné. Další „Phobos-Grunt“je plánován s námi v budoucnu. Američané budou studovat satelit postupně, poté, co předtím zavěsili georadar na sondu, aby změřili podpovrchové složení objektu, aby zjistili, jak silná je jemnozrnná regolitová vrstva a jaké problémy to způsobí budoucím přistáním. Dalšími důležitými nástroji mohou být dozimetry pro studium radiačního prostředí, kamery a spektrometr pro analýzu minerálního složení povrchu. PHLOTE zajistí trvalou přítomnost „oka na obloze“pro přistávací mise a provozní monitorování.
Navigační ultra přesný dopplerovský lidar, ultralehké solární panely a vysoce účinné elektrické pohonné systémy by měly stanici dlouho „viset“.
Tato konstrukce může být užitečná také při přistání osoby na povrchu Marsu. Vzhledem k tomu, že Phobos má složení podobné meteoritům - uhlíkatým chondritům, předpokládá se, že obsahuje minerály, které lze použít k doplnění zásob kyslíku a paliva na cestě zpět na Zemi.
Takové „vodítko“však lze použít nejen na Phobosu, ale také na Deimosu, stejně jako v bodě L1 systému Pluto-Charon, kde jsou obě těla tidálně „uzamčena“(vždy k sobě otočena stejnými stranami). To znamená, že kosmická loď jako PHLOTE mohla sestoupit na vodítku do řídké atmosféry Pluta a studovat jeho chemické složení ve všech nadmořských výškách (na rozdíl od tradiční sondy).
Jabloně na Marsu
Adam Erkin z Kalifornské univerzity v Berkeley, inspirovaný stávkujícími (ale vědecky pochybnými) epizodami pěstování marťanských brambor hrdinou Matta Damona ve filmu „Marťan“(2015), přemýšlel o možnosti přeměny marťanské půdy na živné médium pomocí bioinženýrství. Navrhuje se odstranit bakterie, které mohou detoxikovat chloristany (soli kyseliny chloristé) v marťanské půdě, a také ji obohatit amoniakem.
Samozřejmě lze takový vývoj stěží přeceňovat, pokud jde o podporu budoucích misí s posádkou na Mars, jakož i o další terraformaci této planety. Samostatně jsou procesy zbavování se chloristanu a fixace dusíku již známé biologům, ale je nutné vytvořit kmeny mikroorganismů jednoho druhu, schopné obou současně.
Za tímto účelem se plánuje studium extremofilních bakterií rodu Pseudomonas a především Pseudomonas stutzeri, jejichž různé kmeny mohou bojovat proti chloristanu a mají schopnost fixovat dusík (například kmen A1501). Pseudomonády mají dvě důležité výhody, díky nimž jsou experimenty s nimi pohodlnější než například u fotosyntetických extremofilů - sinice: můžete použít metody již zpracované na E. coli a kromě toho je zdvojnásobení „sklizně“možné jen za hodinu (ne sedm hodiny nebo dokonce čtyři dny, jako je tomu u sinic).
Pro simulaci podmínek na Marsu již byla vyvinuta kamera: tlak nižší než 10 kPa, teplota od –60 do +40 ° C, nízká intenzita světla, ultrafialové záření, atmosféra sestávající z 95% oxidu uhličitého a 3% dusíku. Je nutné vyjasnit rozsah nejextrémnějších podmínek, ve kterých budou studované kmeny schopny přežít, množit se a plnit svůj účel.
Tento vývoj se však nebude omezovat pouze na Mars - v budoucnu se plánuje studovat možnost bioremediace zemské půdy odstraněnými bakteriemi: například čištění půdy poblíž ropných vrtů, v případě toxických úniků, obohacení půdy o zvýšení produkce zeleniny, boj proti hladu ve vyprahlých oblastech, uspokojení potřeb velkých skupin populace atd.
Vakuová vzducholoď pro Mars
Tento koncept, který navrhl John Paul Clarke z Georgia Tech, je podobný konvenční vzducholodi s jediným rozdílem, že výtah není generován ohřátým vzduchem, heliem nebo vodíkem, ale pevnou strukturou, která udržuje uvnitř vakuum, vytlačuje vzduch a tím zajišťuje výtah.
Stávající materiály ještě nemohou odolat atmosférickému tlaku na Zemi, ale na Marsu je atmosférický tlak o dva řády nižší, přičemž provoz vakuové vzducholodi je nejen možný, ale přináší také určité výhody ve srovnání s tradičními vzducholodi. Plášť má být vyroben vícevrstvý a mřížkový. Mřížka slouží k podepření dvou vrstev vakuového pláště. Atmosféra Marsu má vyšší průměrnou molekulovou hmotnost a teplotu než jiné planety ve sluneční soustavě.
Výsledkem je, že vakuová marťanská vzducholoď může teoreticky nést dvakrát větší užitečné zatížení než hélium nebo vodík stejné velikosti, ale ve srovnání s roverem je příznivá v tom, že se nezasekne v písku.
Pokud je vakuová vzducholoď odtlakovaná, lze ji opravit a vzduch znovu odčerpat, zatímco konvenční vzducholoď není schopna vrátit dodávku helia nebo vodíku. Vzhledem k tomu, že vakuová vzducholoď nepoužívá pro výstup plyn, může provádět téměř nekonečné množství kompenzačních manévrů k úpravě nebo stabilizaci výšky v reakci na změny teploty okolí.
Vakuový balón může také používat svou tuhou skořápku k ochraně nástrojů před slunečním zářením a částicemi vysoké energie a může pojmout solární panely. Zbývá jen najít takové materiály a struktury, které budou lehké a dostatečně pevné, aby odolaly vnějšímu tlaku …
Nejrychlejší loď
John Brophy z laboratoře Jet Propulsion Laboratory NASA navrhl nový způsob letu na okraj sluneční soustavy. Pluta na jeho lodi lze dosáhnout za 3,6 roku,
a vzdálenost 500 astronomických jednotek je překonána za 12 let.
Za jeden rok bude také možné dopravit na oběžnou dráhu Jupitera užitečné zatížení 80 tun, což otevírá možnost misí s posádkou na obří planety.
Nová architektura zahrnuje vytvoření řady laserových zářičů o průměru 10 km a výkonu 100 MW, které urychlují zařízení; přítomnost řady fotobuněk na samotné kosmické lodi, účinně zachycující přenášenou energii jemným laděním na laserové frekvence a generováním napětí 12 kV; konečně iontový motor se specifickým impulsem 58 tisíc s výkonem 70 MW (ukázalo se, že účinnost konverze světla je 70%), kde se jako pracovní médium používá lithium, a ne známější xenon.
Lithium je skladováno jako pevná látka, je snadno ionizované, eliminuje únik inertního plynu z trysky a erozi, což zajišťuje velmi dlouhou životnost raketového motoru.
Pro rychlou kosmickou loď je důležité mít nízkou hmotnost a vysoký specifický tah motoru. Odstraněním napájecího zdroje a většiny hardwaru pro přeměnu energie z lodi a jeho nahrazením světelným polem solárních článků lze dosáhnout poměru 0,25 kg / kW. Pro srovnání: moderní automatická stanice Dawn, která se zabývá výzkumem asteroidů Západ a trpasličí planety Ceres, má 300 kg / kW a specifický impuls 3000 s.
To vše v budoucnu umožní přemýšlet o mezihvězdném cestování.
Navštivte peklo
Robert Youngquist z Kennedyho vesmírného střediska NASA navrhl vývoj nového vysokoteplotního povlaku, který bude odrážet až 99,9% slunečních paprsků, 80krát lépe než současné protějšky. Toho bude dosaženo použitím nízkoteplotního povlaku, který je v současné době vyvíjen s finanční podporou od NIAC.
Prostřednictvím počítačové simulace se očekává zvýšení účinnosti reflektoru, výpočet jeho výkonu a získání funkčního prototypu, který bude zaslán k testování partnerům z Laboratoře aplikované fyziky na Univerzitě Johnse Hopkinse. Výsledky modelování a testování budou použity k vývoji mise ke Slunci, během níž se zařízení bude muset přiblížit k povrchu hvězdy ve vzdálenosti jednoho slunečního poloměru
- řádově blíže než Solar Probe Plus, jehož spuštění je naplánováno na srpen 2018. Kromě překonání dalšího rekordu tento projekt významně pokročí v řešení problémů s tepelnou ochranou a zlepší tepelnou kontrolu během budoucích misí na Merkuru.
Maxim Borisov