Щороку в рамках своєї програми NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) космічне агентство вкладається у найперспективніші проєкти, спрямовані на освоєння космосу. Цього року гранти на початкове дослідження у розмірі 175 тисяч доларів отримали 14 команд. Представляємо огляд найцікавіших концепцій.
Про NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)
Гранти від NIAC виділяються щорічно, в основному їх одержують вчені-дослідники зі США. Цього року 14 проєктів, що знаходяться на першій фазі реалізації, отримали $175 тисяч на проведення дев’ятимісячного дослідження. За цей час вони мають детальніше продумати свої плани, провести тести та розробити прототипи.
Найбільш перспективні концепції потраплять у другу фазу й отримають $600 тисяч на дворічне дослідження. Потім найвидатнішому проєкту дістанеться $2 млн на дворічне дослідження у рамках третьої фази. Надалі деякі з учасників можуть приєднатися до NASA та її комерційних партнерів.
«Ми розглядаємо будь-які проекти, від «накиданих на серветці» ідей до готових, але ще не реалізованих концептів», – розповідає керівник NIAC Майкл ЛаПойнт.
Ця програма допомагає NASA перевірити межі можливого.
«Якщо проект зазнає невдачі, він все одно корисний для нас. Якщо він спрацює, то може трансформувати майбутні місії NASA», – стверджує ЛаПойнт.
Будматеріали, які зростатимуть на Марсі
Великі та важкі об’єкти, наприклад конструкції для будівництва, складно доставляти у космос. Тому один з учасників NIAC цього року пропонує вирощувати прямо на Марсі та використовувати як будматеріали речовини, що виробляються грибками та бактеріями. Проєкт розроблений інженером-механіком та матеріалознавцем Конгруї Джин та її колегами з Університету Небраска.
Грибки та бактерії, яких команда Джин називає «матеріалами, що самовідновлюються», поступово розростаються, заповнюючи доступний їм простір. З них дослідники створили біомінерали та біополімери, якими можна закладати тріщини в бетоні. Надалі ці матеріали планується використовувати для створення міцної цегли.
У ході дослідження в рамках NIAC Джин планує з’ясувати, чи можна скоротити процес вирощування до кількох днів, а також як довго ці речовини зберігають свої властивості у суворих умовах на Марсі.
Місячний трубопровід для передачі кисню
Для більш тривалих місячних місій у майбутньому знадобляться постачання кисню, який може використовуватися як ракетне паливо. Це так само складне завдання, як і відправлення в космос будматеріалів. Більш оптимальний варіант – виготовляти кисень на Місяці. Цей газ можна отримувати як побічний продукт при видобутку водяного льоду за допомогою процесу під назвою електроліз.
Однак при цьому виникає проблема з логістикою, оскільки не вдасться організувати видобуток поряд із базою, де проживатимуть астронавти. Річ у тім, що місячний лід знаходиться в постійно затінених кратерах, і це найхолодніші місця на Місяці.
Щоб розв’язати цю проблему, інший учасник NIAC пропонує побудувати місячний трубопровід довжиною 5 км, який доставлятиме кисень астронавтам. Над проєктом працює команда Пітера Каррері, колишнього вченого NASA, а також засновника та головного наукового співробітника Lunar Resources.
Трубопровід включатиме декілька сегментів, виготовлених з таких металів, як алюміній, витягнутий з місячного реголіту. Сегменти буде приварено один до одного, а сама труба, як і нафтопроводи на Землі, перебуватиме в траншеї або на спеціальних опорах. Вона забезпечить потік кисню зі швидкістю 2 кг/год, що задовольнить потреби астронавтів.
Зараз Каррері та його колеги проводять аналіз здійсненності проєкту: розраховують потенційні витрати, вибирають кращу архітектуру та з’ясовують, чи впораються з ремонтом труби ровери.
Рідкі лінзи для телескопів
Едвард Балабан, вчений дослідницького центру Еймса при NASA, вивчає можливість створювати дзеркала (лінзи) для космічних телескопів із рідин, використовуючи майже нульову гравітацію простору. Такі конструкції будуть міцнішими, ніж поточні дзеркала, які зазвичай виготовляються з особливого виду скла і погано захищені від зіткнень із мікрометеоритами та трясіння під час запуску.
Діаметр дзеркала визначає, наскільки далекі об’єкти може «бачити» телескоп, і цей параметр обмежений розміром ракети-носія. Лінза телескопа «Джеймс Вебб» має діаметр 6,5 м. Це, за словами Балабана, «інженерне диво», яке складно та дорого масштабувати.
Водночас для «рідкого телескопа» потрібно запустити в космос тільки каркас, наприклад, супутникову тарілку у формі парасольки, і контейнер зі сітловідбивчою рідиною, такий як сплави галію та іонні рідини. Після запуску рідина потрапляє до каркаса. У космосі краплі зливаються одна з одною завдяки поверхневому натягу, а сила земної гравітації не заважає цьому процесу не спотворюючи їх форму.
В результаті виходить неймовірно гладка лінза, яка, на відміну від традиційних варіантів, не потребує шліфування та полірування. Потім вона автоматично прикріплюється до інших компонентів телескопа.
Команда Балабана протестувала технологію на літаках і на МКС і вже навчилася створювати лінзи з рідких полімерів, а також визначила, що ступінь збільшення залежить від об’єму рідини. Фінансування від NIAC буде витрачено на підготовку до наступного етапу, а саме випробування невеликого рідкого дзеркала у космосі, запланованому на кінець цього десятиліття.
Мета вчених – розробити дзеркало шириною 50 м. Балабан стверджує, що оскільки ця технологія масштабується, ті ж фізичні принципи можна застосувати й до лінзи шириною 1 км.
Космічний рефлектор
Закарі Кордеро, дослідник космонавтики Массачусетського технологічного інституту, розробляє ще один спосіб виготовляти об’єкти у космосі, який називається bend-forming (формування вигину). В рамках цього процесу дротяний канат згинають певним чином, а потім додають з’єднання, щоб створити міцну структуру.
Кордеро та його команда працюють над конкретним застосуванням цієї технології: розробляють рефлектор для високоорбітального супутника, який зможе відстежувати шторми та опади, визначаючи зміни вологості в атмосфері.
Як і деякі інші учасники NIAC, Кордеро прагне побудувати величезні об’єкти в космосі, щоб уникнути обмеження за розміром і вагою при запуску на ракеті. Як стверджує Кордеро, розроблений його командою процес дозволяє на одній ракеті запустити такий обсяг матеріалу, якого буде достатньо для тарілки розміром 100 м.
БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО:
- Перші фото глибин космосу з телескопа James Webb
- Вигадка та реальність або чому космос взагалі то доволі нудний
- 7 досить дивних експериментів у космосі
Джерело: Wired