Seši neticami kosmosa projekti, kuros NASA ir ieguldījusi
Pārlēkšana uz Plutona, trose uz Marsa pavadoni Phobos un ātrākais kosmosa dzinējs - Gazeta. Ru runā par neticamiem projektiem, kuros NASA nolēma ieguldīt.
Amerikas Nacionālās kosmosa aģentūras NASA paspārnē katru gadu tiek rīkots atklāti nenormālu pusfantastisku projektu konkurss, kura mērķis ir izvēlēties tos, kuri, ja realizējami, varētu kļūt par izrāviena kosmosa misijām. Novatorisku progresīvu koncepciju programmas (NASA Innovative Advanced Concepts - NIAC) ietvaros tiek piedāvāti gan pilnībā realizējami projekti, gan kaut kas no ļoti tālas nākotnes.
Tā, piemēram, 2011. gadā troksni izraisīja līdzekļu piešķiršana, lai izpētītu iespēju izveidot "traktora siju" - tādu, kas sērijā "Star Trek" pārvadāja objektus pa attālumu. Dažreiz pat atklāti sakot, tiek piedāvāti un subsidēti pseidozinātniski jēdzieni, taču par laimi to nav daudz.
Šogad kosmosa aģentūra agrīnā stadijā nolēma ieguldīt 15 ierosinātajās tehnoloģijās (tā sauktajā I posmā - pirmajā posmā). Saskaņā ar noteikumiem uzvarētājiem katram tiek piedāvāti 125 tūkstoši dolāru, lai deviņu mēnešu laikā veiktu sākotnējo priekšizpēti, parādītu koncepcijas iespējamību un, ja tas izdotos, divu gadu laikā otrajā posmā kvalificētos papildu ieguldījumiem (līdz 500 tūkstošiem dolāru). studē daudzsološu attīstību.
Konkursā var piedalīties gandrīz ikviens (svarīgi tikai, lai grupā būtu vismaz viens Amerikas pilsonis).
"NIAC programma piesaista pētniekus un novatorus no zinātnes un inženieru kopienām, tostarp budžeta organizāciju pārstāvjus," skaidro Stīvens Jurčiks, NASA kosmosa tehnoloģiju štāba vadītāja vietnieks. "Programma nodrošina jauniešiem iespēju un līdzekļus izpētīt spekulatīvas aviācijas un kosmosa koncepcijas, kuras mēs novērtējam un atstājam malā mūsu nākotnes tehnoloģiju portfelī."
Viens no uzvarētājiem šoreiz bija Krievijas dzimtā pārstāvja, NASA darbinieka Vjačeslava Tureševa projekts - kosmiskais teleskops, kas Sauli izmanto kā objektīvu eksoplanētu izpētei, par ko iepriekš ziņoja Gazeta. Ru.
Reklāmas video:
Pilns 2017. gada saraksts par pirmo un otro posmu ir atrodams šeit, un zemāk mēs uzskaitām interesantākos, mūsuprāt, I posma jēdzienus.
Lecot uz Plutonu
Benjamins Goldmans no Global Aerospace Corporation iepazīstināja ar automātiskas starpplanētu stacijas koncepciju (skat. Attēlu iepriekš), kas Plutona atmosfērā iekļūs ar ātrumu 14 km / s un 200 kg smagu piezemēšanās moduli nogādās pundurplanētas virsmā, samazinot ātrumu aerodinamiskās bremzēšanas un tēriņu dēļ. tas ir tikai daži kilogrami degvielas.
Spiediens Plutona virsmā ir 10 miljonus reižu mazāks nekā Zemes, bet tā atmosfēra ir apmēram septiņas reizes plašāka nekā Zemes, un tā tilpums ir 350 reizes lielāks nekā pašam Plutonam. Pārbraucot simts kilometrus tik superretinātas atmosfēras (precīzāk, eksosfēras), kuģis var zaudēt 99,999% sākotnējās kinētiskās enerģijas, kas novedīs pie gala ātruma, kas būs salīdzināms vai pat mazāks nekā tad, kad roveri nolaidās uz Marsa. Ar šo triku kopējo raķetes degvielas daudzumu, kas nepieciešams nolaišanās laikā uz Plutona, var samazināt līdz 3,5 kg.
Pēc zinātnisko pētījumu veikšanas sākotnējā nolaišanās vietā nolaišanās transportlīdzeklis pārslēgsies uz "atlēciena" režīmu - zemas gravitācijas dēļ (0,063 "tas pats") tas varēs lēkāt no vienas vietas uz otru, izpētot īpaši interesantās ainavas zonas. Piedāvātā koncepcija ļaus detalizēti izpētīt Plutona virsmu, izmantojot samērā zemas masas aparātu ar saprātīgām izmaksām 10–15 gadu laikā.
Kosmosa, lifts, augšējs, Phobos
Kevins Kemptons no NASA Langlija pētījumu centra ierosināja pakārt zondi, kas pildīta ar sensoriem, virs Phobos, viena no diviem Marsa pavadoņiem, virsmas. Atšķirībā no otrā satelīta Deimosa, Foboss ir masīvāks un atrodas tuvāk planētai. Tiek ierosināts zondi, kuras nosaukums ir PHLOTE, nofiksēt ar kabeļa palīdzību, kas izstiepts no Lagranžas punkta L1 (tas ir gravitācijas stabilitātes reģions taisnā līnijā, kas savieno planētu un tās satelītu).
Tā kā L1 punkts atrodas tikai 3,1 km attālumā no Fobosas virsmas, kabeļa garumam netiek izvirzītas prasības, kas pārsniedz mūsdienu tehnoloģiju iespējas (to plānots izgatavot, pamatojoties uz oglekļa nanocaurulītēm).
Zonde ar sensoriem var vai nu lidināties virs satelīta virsmas (vienmēr vērsta uz Marsu ar vienu pusi), vai arī nokāpt uz zemes.
Tā kā Phobos ir ļoti zems gravitācijas spēks, zondei būs salīdzinoši maza pārsprāgt slodze.
Pats Foboss ir ļoti interesants objekts, PSRS un vēlāk Krievijas zinātnieki veltīja daudz pūļu tā izpētei, taču visas ekspedīcijas bija neveiksmīgas. Nākamais "Phobos-Grunt" ir paredzēts kopā ar mums nākotnē. Amerikāņi gatavojas izpētīt satelītu pakāpeniski, iepriekš uz zondes pakarinot GPR, lai izmērītu objekta pazemes sastāvu, lai noteiktu, cik biezs ir smalkgraudainais regolīta slānis un kādas problēmas tas radīs nākamajām piezemēšanās reizēm. Citi svarīgi instrumenti var būt dozimetri radiācijas vides izpētei, kameras un spektrometrs virsmas minerālu sastāva analīzei. PHLOTE nodrošinās pastāvīgu "acu debesīs" klātbūtni nolaišanās misijās un operatīvajā uzraudzībā.
Navigācijas ultraprecīzam Doplera lidaram, ultravieglajiem saules paneļiem un ļoti efektīvām elektriskās piedziņas sistēmām stacija ilgi jātur "lidināties".
Šis dizains var būt noderīgs arī cilvēka nolaišanās laikā uz Marsa virsmas. Tā kā Phobos sastāvs ir līdzīgs meteorītiem - ogļainiem hondritiem, tiek uzskatīts, ka tas satur minerālvielas, kuras var izmantot skābekļa un degvielas krājumu atjaunošanai, atgriežoties uz Zemi.
Tomēr šādu "pavadu" var izmantot ne tikai Fobosā, bet arī Deimosā, kā arī Plutona - Charona sistēmas L1 punktā, kur abi ķermeņi ir plūdmaiņas "aizslēgti" (vienmēr viens otram ir pagriezti vienas un tās pašas puses). Tas nozīmē, ka tāds kosmosa kuģis kā PHLOTE varētu pavadā pavadīt Plutona retajā atmosfērā, pētot tā ķīmisko sastāvu visos augstumos (atšķirībā no tradicionālās zondes).
Ābeles uz Marsa
Ādams Erkins no Kalifornijas Universitātes Bērklijā, iedvesmojoties no pārsteidzošajām (bet zinātniski apšaubāmajām) Marsa kartupeļu audzēšanas epizodēm, ko filmā "Marsieši" (2015) filmā "Marsietis" (2015) iemiesoja Meta Deimona varonis, domāja par iespēju Marsa augsni pārveidot par barības vielu, izmantojot bioinženieriju. Tiek ierosināts noņemt baktērijas, kas var detoksicēt perhlorātus (perhlorskābes sāļus) Marsa augsnē, kā arī bagātināt to ar amonjaku.
Protams, šādu attīstību diez vai var pārvērtēt attiecībā uz turpmāko cilvēku misiju atbalstīšanu uz Marsu, kā arī turpmāku šīs planētas terraformēšanu. Atsevišķi biologi jau zina procesus, kā atbrīvoties no perhlorāta un piesaistīt slāpekli, taču ir jāizveido vienas sugas mikroorganismu celmi, kas vienlaikus spēj darboties gan vienā, gan otrā.
Šim nolūkam ir paredzēts pētīt Pseudomonas ģints ekstremofilās baktērijas un, pirmkārt, Pseudomonas stutzeri, kuru dažādi celmi var gan cīnīties ar perhlorātu, gan arī ar spēju piesaistīt slāpekli (piemēram, A1501 celms). Pseidomonādēm ir divas svarīgas priekšrocības, kas padara eksperimentus ar tiem ērtākus nekā, piemēram, ar fotosintētiskiem ekstremofiliem - cianobaktērijām: jūs varat izmantot metodes, kas jau izstrādātas E. coli, un turklāt "ražas" dubultošana ir iespējama tikai stundas laikā (nevis septiņas) stundas vai pat četras dienas, kā tas ir zilaļģu gadījumā).
Jau ir izveidota kamera, lai modelētu apstākļus uz Marsa: spiediens ir mazāks par 10 kPa, temperatūra no –60 līdz +40 ° С, zema gaismas intensitāte, ultravioletais starojums, atmosfēra, kas sastāv no 95% oglekļa dioksīda un 3% slāpekļa. Nepieciešams precizēt to ekstrēmāko apstākļu loku, kādos pētītie celmi spēs izdzīvot, vairoties un izpildīt savu mērķi.
Šīs norises tomēr neaprobežosies tikai ar Marsu - nākotnē ir plānots izpētīt zemes augsnes bioremediācijas iespēju ar noņemtām baktērijām: piemēram, tīrīt zemi pie naftas urbumiem, toksisku noplūdju gadījumā, bagātināt augsni dārzeņu ražošanas palielināšanai, izsalkuma apkarošanai sausos reģionos, lielu grupu vajadzību apmierināšanu. iedzīvotāju utt.
Vakuuma dirižablis Marsam
Šī koncepcija, ko ierosināja Džons Pols Klarke no Georgia Tech, ir līdzīga parastajam dirižablim ar vienīgo atšķirību, ka liftu rada nevis sakarsēts gaiss, hēlijs vai ūdeņradis, bet gan stingra struktūra, kas uztur vakuumu iekšpusē, izstumjot gaisu un tādējādi nodrošinot liftu.
Esošie materiāli vēl nespēj izturēt atmosfēras spiedienu uz Zemes, taču uz Marsa atmosfēras spiediens ir par divām pakāpēm mazāks, kurā vakuuma dirižabļa darbība ir ne tikai iespējama, bet arī dod zināmas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem dirižabļiem. Korpusam vajadzētu būt daudzslāņu un režģim. Režģi izmanto, lai atbalstītu divus vakuuma apvalka slāņus. Marsa atmosfērā ir augstāka vidējā molekulmasa un temperatūra nekā citās Saules sistēmas planētās.
Rezultātā vakuuma Marsa dirižablis teorētiski var pārvadāt divreiz lielāku kravu nekā līdzīga izmēra hēlija vai ūdeņraža dirižablis, taču tas ir labvēlīgs salīdzinājumā ar roveru, jo tas neiesprūst smiltīs.
Ja vakuuma dirižablim nav spiediena, to var salabot un gaisu atkal izsūknēt, savukārt parastais dirižablis nespēj atgriezt hēlija vai ūdeņraža padevi. Tā kā vakuuma dirižablis pacelšanai neizmanto gāzi, tas var veikt gandrīz bezgalīgu kompensācijas manevru skaitu, lai pielāgotu vai stabilizētu augstumu, reaģējot uz apkārtējās temperatūras izmaiņām.
Vakuuma blimp var arī izmantot savu stingro apvalku, lai aizsargātu instrumentus no saules starojuma un augstas enerģijas daļiņām, un tajā var ievietot saules paneļus. Atliek tikai atrast tādus materiālus un konstrukcijas, kas būs pietiekami vieglas un izturīgas, lai izturētu ārēju spiedienu …
Ātrākais kuģis
Džons Brofijs no NASA reaktīvo dzinēju laboratorijas ir piedāvājis jaunu veidu, kā lidot uz Saules sistēmas nomali. Plutonu uz viņa kuģa var sasniegt pēc 3,6 gadiem,
un 12 gadu laikā tiek veikts 500 astronomisko vienību attālums.
Viena gada laikā Jupitera orbītā būs iespējams nogādāt arī 80 tonnu lietderīgo kravu, kas paver iespēju veikt personāla misijas milzu planētām.
Jaunā arhitektūra paredz izveidot lāzera izstarotāju bloku ar diametru 10 km un jaudu 100 MW, kas paātrina aparātu; fotoelementu masīva klātbūtne pašā kosmosa kuģī, efektīvi uztverot pārraidīto enerģiju, precīzi noregulējot lāzera frekvences un ģenerējot 12 kV spriegumu; visbeidzot, jonu dzinējs ar īpašu impulsu 58 tūkstoši ar jaudu 70 MW (izrādās, ka gaismas pārveidošanas efektivitāte ir 70%), kur kā darba vide tiek izmantots litijs, nevis pazīstamākais ksenons.
Litijs tiek uzglabāts kā cieta viela, tas ir viegli jonizējams, novērš inertas gāzes noplūdi no dzinēja un eroziju, kas nodrošina ļoti ilgu raķešu motora kalpošanas laiku.
Ātram kosmosa kuģim ir svarīgi, lai būtu maza masa ar lielu specifisko dzinēja vilces spēku. Noņemot strāvas padevi un lielāko daļu enerģijas pārveidošanas aparatūras no kuģa, to visu nomainot ar vieglu saules bateriju bloku, var panākt attiecību 0,25 kg / kW. Salīdzinājumam: modernajai automātiskajai stacijai Dawn, kas nodarbojas ar asteroīda Rietumu un rūķu planētas Ceres izpēti, ir attiecīgi 300 kg / kW un īpatnējais impulss 3000 s.
Nākotnē tas viss ļauj domāt par starpzvaigžņu ceļojumiem.
Apmeklējums ellē
Roberts Jangkvists no NASA Kenedija kosmosa centra ir ierosinājis izstrādāt jaunu augstas temperatūras pārklājumu, kas atspoguļos līdz 99,9% saules staru, 80 reizes labāk nekā pašreizējie kolēģi. Tas tiks panākts, izmantojot zemas temperatūras pārklājumu, kas pašlaik tiek izstrādāts ar NIAC finansiālu atbalstu.
Izmantojot datorsimulāciju, ir paredzēts palielināt atstarotāja efektivitāti, aprēķināt tā veiktspēju un iegūt funkcionējošu prototipu, kas tiks nosūtīts testēšanai partneriem no Džona Hopkinsa universitātes Lietišķās fizikas laboratorijas. Modelēšanas un testēšanas rezultāti tiks izmantoti, lai izveidotu misiju uz Sauli, kuras laikā ierīcei būs jāpieiet zvaigznes virsmai viena saules rādiusa attālumā.
- pakāpes tuvāk nekā Solar Probe Plus, kuru paredzēts sākt 2018. gada augustā. Papildus tam, lai sasniegtu vēl vienu rekordu, šis projekts gūs ievērojamus panākumus siltuma aizsardzības problēmu risināšanā un uzlabos siltuma kontroli turpmākajās misijās uz Merkuriju.
Maksims Borisovs