Mengenai teknologi ruang angkasa, sepertinya tidak ada yang signifikan yang terjadi sejak bulan mendarat empat dekad yang lalu. Tetapi jika anda ingin membayangkan bagaimana penerokaan angkasa akan berkembang dalam beberapa dekad yang akan datang, anda hanya perlu memperhatikan program konsep canggih inovatif (NIAC) yang tidak diketahui oleh NASA. Pakar-pakar yang bekerja di dalamnya mengkaji masalah pembiayaan idea maju, yang, menurut agensi angkasa AS, dapat membuka kemungkinan baru untuk meneroka sistem suria.
"Misi NIAC adalah untuk memberi kesempatan kepada proyek berani dan luar biasa yang dianggap terlalu berisiko," kata Pengurus Program NIAC Dr. Jay Katker. Sejak 2011, program ini telah memperuntukkan dana yang besar setiap tahun untuk projek-projek yang dapat menghasilkan kemajuan teknologi yang signifikan. Terdapat sekatan yang sangat sedikit. Idea yang dibiayai merangkumi banyak bidang, dari sistem robot canggih hingga penyelesaian kejuruteraan canggih yang diperlukan untuk menghantar manusia ke Marikh. "Kami menerima ratusan permohonan setiap tahun, dan setiap kali ada idea-idea luar biasa yang tidak pernah difikirkan sebelumnya," kata Volker.
Kami telah memilih 10 projek yang baru-baru ini menerima lampu hijau dalam bentuk hibah NIAC. Mungkin bertahun-tahun sebelum mereka menunjukkan diri di ruang angkasa, tetapi mereka masih perlu dikenali. Mereka disajikan dalam urutan menaik penilaian kami …
Rover bermuatan musim bunga
Roket, payung terjun, dan bantal udara memungkinkan beberapa penumpang mendarat di Marikh. Tetapi generasi robot pengakap generasi akan datang dapat dilakukan dengan menggunakan teknologi yang sama sekali berbeza. Dr. Vytas SunSpiral dan rakan-rakannya dari NASA sedang mempertimbangkan untuk mengirim robot ke Saturn's moon Titan, yang akan terdiri sepenuhnya dari batang yang dipegang bersama oleh kabel yang diregangkan. Struktur "tegang" seperti itu, dilengkapi dengan peralatan saintifik, tidak memerlukan payung terjun atau beg udara. "Struktur itu sendiri cukup fleksibel untuk menyerap tenaga hentaman semasa mendarat dan untuk melindungi muatan," jelas Sunspiral. Dan ia juga memberikan mobiliti. “Setelah mendarat, dengan memendekkan dan memanjangkan kabel, dia dapat memutar planet ini.
Angkasawan hibernasi
Video promosi:
Idea tentang angkasawan hibernasi semasa misi antarplanet diperluaskan secara berterusan dalam fiksyen sains. Dari 2001 Space Odyssey hingga Avatar, sistem sokongan hidup yang canggih menjadi gambaran yang jelas mengenai teknologi ruang angkasa masa depan yang sangat maju. Tetapi sekarang, ketika Mars dianggap sebagai tempat aktiviti perintis masa depan, ada yang sudah berusaha menggunakan idea sains hibernasi dalam kenyataan. Dr. John E Bradford, Presiden syarikat AS SpaceWorks Engineering, yang telah menerima dana untuk meneliti teknologi yang menjanjikan ini, menjelaskan: "Ringkasnya, kami ingin membuat kru yang pergi ke Mars tidur nyenyak selama enam hingga sembilan bulan - iaitu berapa lama penerbangan antara Bumi dan Marikh berlangsung."
Teknik "tidur nyenyak" yang diteliti oleh pasukan SpaceWorks dikenali sebagai terapi hipotermik. "Ini biasa digunakan untuk mengobati luka parah," kata Bradford. "Untuk mendorong keadaan hibernasi ini, perlu menurunkan suhu badan inti sebanyak 3-5 ° C dan memperkenalkan ubat penenang yang lembut." Ini sangat berbeza dengan proses pembekuan angkasawan, yang ditunjukkan dalam filem, menekankan Bradford. "Kami tidak terlibat dalam cryopreservation dan tidak berusaha menghentikan semua proses molekul. Matlamat kami adalah untuk memastikan kru tidak aktif di tempat terkurung semasa bahagian misi tertentu."
Untuk memastikan angkasawan hidup, pasukan sedang mengkaji aplikasi perubatan teknologi ini. Pesakit diberi makan dan disiram secara intravena menggunakan larutan berair. Kaedah ini disebut pemakanan parenteral dan digunakan secara berkala untuk mempertahankan keberadaan manusia dalam jangka masa yang lama dalam rawatan pesakit barah,”kata Bradford.
Ada sejumlah kelebihan untuk membuat kru tidur selama perjalanan ruang angkasa yang panjang, Bradford mengatakan: “Sekiranya kru berada dalam keadaan ini, jumlah ruang kediaman dapat dikurangkan dengan ketara. Ini akhirnya mengurangkan jumlah jisim kapal angkasa yang dilancarkan. Ruang yang dapat dihuni akan menjadi modul yang sangat kecil, yang dirancang untuk empat atau enam anak kapal, masing-masing berada di ruang hibernasi sendiri. Semasa kru terjaga, mereka memerlukan ruang untuk tinggal di mana mereka boleh memasak dan makan, melakukan kebersihan dan bersenam, tidur, bersenang-senang dan melakukan penyelidikan."
Ia juga boleh bermanfaat untuk kesejahteraan angkasawan. "Dalam ekspedisi ke Marikh, sekelompok kecil orang akan dikurung di ruang yang sangat kecil untuk jangka waktu yang lama di bawah tekanan tinggi dan tanpa kemampuan untuk menghentikan penerbangan sekiranya berlaku masalah," jelas Bradford. "Banyak kesulitan diatasi jika anak kapal tidur selama tempoh tekanan yang meningkat dan, mungkin, kebosanan."
Namun banyak kajian diperlukan untuk menjadikan teknologi ini dapat diterapkan di ruang angkasa. "Pada akhirnya, saya rasa ini akan menjadi mod utama perjalanan antarplanet," kata Bradford. - Bayangkan anda akan tidur dan bangun dalam 6 bulan sudah berada di Marikh. Tidak begitu teruk!"
Percetakan Space 3-D
Angkasawan pertama yang menjelajah Marikh akan menghadapi bahaya. Selain radiasi di ruang angkasa dan di planet itu sendiri, mereka harus tinggal di pos jauh tanpa kemungkinan bekalan operasi jika perlu. Sekiranya bahagian penting kapal angkasa pecah ketika berada di permukaan, tidak akan ada yang memberikan barang ganti. Projek Biomaterial NIAC Thrifty Air boleh menjadi penyelesaiannya. Ia meneroka bagaimana sel hidup dapat digunakan dalam kombinasi dengan pencetakan 3-D untuk membuat bahagian kapal angkasa, bahan pembinaan, dan mungkin juga tisu manusia.
Alat pendaratan rata
Perlu bertahun-tahun merancang dan membuat kejuruteraan canggih untuk menyiapkan prosedur pendaratan yang kompleks untuk Makmal Sains Curiosity Mars NASA pada tahun 2012. Kejayaan misi bergantung pada operasi sistem pendaratan yang sempurna. Hari ini, Curiosity membawa kami gambar unik dari salah satu tempat paling menarik secara saintifik di Planet Merah. Tetapi ada cara yang lebih mudah untuk meneroka banyak sudut menarik dari sistem suria. 2D Planetary Lander Project sedang meneroka teknologi yang diperlukan untuk membuat pelbagai peranti setebal wafel yang dapat tersebar di seluruh planet, satelit atau asteroid. Setiap peranti tersebut, setebal hanya beberapa milimeter, akan meliputi kawasan seluas kira-kira satu meter persegi; ia akan membawa panel solar, elektronik komunikasi,serta sensor untuk sinaran, angin dan suhu.
Di samping itu, anda boleh memasang instrumen ilmiah yang halus di atasnya untuk mengkaji persekitaran sekitarnya. Hingga 50 peranti seperti itu dapat dikirim ke sasaran dalam satu penerbangan. Apabila beberapa kenderaan masuk semula 2D dilancarkan, mungkin beratnya tidak akan berjaya mendarat. Ini boleh diterima, jelas ketua projek Dr Hamid Hemmati. Ini juga memungkinkan pendaratan di daerah berisiko tinggi yang, bagaimanapun, menarik minat geologi.
Alat serbuan rompakan
Penjelajah dan kapal angkasa yang mengorbit bagus untuk meneroka sistem suria dan menghantar sampel tanah dari dunia yang jauh. Menyampaikan sampel ke Bumi, sementara itu, tidak mudah. Walaupun mungkin untuk melancarkan siasatan tanpa masalah, ia masih jauh ke arah tujuan, pendaratan yang berisiko, lepas landas dan kembali melalui atmosfer bumi. Tanyakan kepada pasukan NASA Genesis bagaimana rasanya. Peranti ini berjaya mengumpulkan sampel angin suria pada laluan angkasa dengan panjang 32 juta km, dan pada akhirnya menghempas permukaan bumi dengan kelajuan 320 km / jam di gurun Utah kerana payung terjun yang belum dibuka.
Kini kumpulan yang diketuai oleh Profesor Robert Wingley di University of Washington di Seattle (AS) sedang mengkaji kemungkinan menggunakan teknik asrama untuk pengambilan sampel. Ideanya ialah, terbang melewati asteroid atau satelit, menjatuhkan penembus yang disambungkan ke kapal angkasa dengan filamen panjang ke permukaannya. "Untuk asteroid, anda memerlukan filamen hanya beberapa kilometer dan mungkin berpuluh-puluh kilometer untuk satelit," jelas Wingley. Setelah penembus memukul permukaan, mereka mengambil bahan ke dalam kapsul untuk mengembalikan sampel. Kapsul ini kemudian ditarik oleh tali ke probe dan dihantar kembali ke Bumi. "Teknik ini akan memberikan lompatan besar dalam memahami asal usul sistem suria," kata Wingley.
Robot pembinaan di orbit
Para saintis telah lama melukis gambar struktur orbit raksasa dan kapal angkasa dengan panel solar besar melayang di sistem suria. Kos astronomi berharga untuk melancarkan struktur besar seperti itu ke angkasa, dan, seperti yang kita lihat dengan ISS, sebahagian besar kerja pemasangan memerlukan penyertaan angkasawan.
Dr. Robert Hoyt dan rakan-rakannya di Tethers Unlimited ketika ini sedang meneroka satu jalan untuk mengatasi kesukaran ini. Ideanya adalah untuk melancarkan struktur yang dapat dipasang sendiri di orbit. Penulis menyebutnya SpiderFab ("spider-fabrikator"). "Kami sedang mengembangkan proses di mana bahan diluncurkan ke ruang angkasa dalam bentuk gulungan atau gulungan pita, dan kemudian bahan-bahan ini diproses untuk membuat struktur yang diperlukan," jelas Hoyt. Dengan menggabungkan robotik dengan teknologi percetakan 3D, kumpulan ini berharap dapat memulai dengan reka bentuk orbit termudah dan kemudian beralih ke elemen pengembangan untuk kapal angkasa generasi akan datang. "Penerbangan berawak dalam sistem suria memerlukan struktur yang besar untuk menggunakan susunan array suria, pelindung radiasi dan komponen kritikal lain," kata Hoyt."Mampu melancarkan bahan dalam bentuk padat, seperti gegelung serat atau bekas polimer, akan memungkinkan kita menggunakan roket dengan ukuran dan kos yang lebih kecil."
Pelayaran berlayar
Venus mempunyai reputasi buruk, dan semestinya demikian. Hujan asid sulfurik, tekanan atmosfera yang sangat besar dan permukaan yang panas dengan suhu sekitar +460 ° C menjadikannya sangat tidak ramah. Tempat terakhir anda mahu menghantar kenderaan sendiri. Walau bagaimanapun, para saintis planet hendak melakukan ini dan bahkan mahu melengkapkannya dengan layar. Ya, dengan belayar. Sebagai sebahagian daripada program NICA, para saintis NASA sedang menyiasat kemungkinan mengirim kapal layar darat ke planet kedua dari Matahari. Peranti boleh melintasi dataran lava Venus yang agak rata dalam keadaan sepoi-sepoi, kata para pemaju. Sekiranya semuanya berjalan sebagaimana mestinya, Venus rover boleh berfungsi selama kira-kira sebulan, mereka percaya.
Pantulan cahaya matahari
Sekiranya kita kembali ke bulan, salah satu tempat yang menarik bagi kita adalah kawasan di sekitar Shackleton Crater. Bahagian dalam kawah sentiasa tersembunyi dalam bayang-bayang, dan porosnya diterangi oleh sinar matahari hampir sepanjang masa. Tanah di dalamnya dapat berisi es yang diperlukan untuk pangkalan bulan yang akan datang, dan poros akan menjadi tempat yang ideal untuk menempatkan panel surya. Akan tetapi, sukar untuk meneroka kedalaman Shackleton Crater dan formasi serupa pada benda langit lain kerana kegelapan. Projek Transformers for Extreme Environments mencadangkan untuk mengubahnya dengan kenderaan autonomi ringan yang mampu memantulkan cahaya matahari ke dalam kegelapan. Reka bentuk seperti origami dapat digunakan untuk menerangi bahagian bawah kawah, untuk memanaskan kawasan permukaan, dan untuk komunikasi.
Robot kapal selam
Tersembunyi di bawah permukaan bulan Musytari Europa adalah lautan air cair yang luas. Ini adalah impian ahli astrobiologi. Apa yang dapat dilakukan untuk menyelidiknya kini dikenal pasti melalui projek NIAC yang diketuai oleh Dr. Leigh McCue dari Universiti Politeknik Virginia (AS).
Menurut rancangan kumpulan itu, tiga kenderaan keturunan harus dihantar ke permukaan Europa. Masing-masing dari mereka akan dilengkapi dengan cryobot yang akan mencair melalui kerak ais sehingga ia berada di lautan subglasial. Ketiga-tiga cryobots kemudian akan melepaskan glider yang mampu bergerak melalui air, menjelajahi lautan secara terperinci. "Lautan Europa adalah tempat yang paling mungkin di tata surya di mana kehidupan luar bumi dapat dijumpai," kata McKew. - Ini sangat memberi inspirasi kepada saya; penerokaan ais di Eropah boleh mengubah cara kita berfikir tentang kehidupan."
