NASA支持的7种未来概念可能会永远改变太空探索

在过去的十年中,NASA一直在通过NASA创新先进概念(NIAC)计划来资助其中一些项目。NIAC是一项旨在支持全球创新研究和思想的计划,其主要重点是太空探索和太空旅行。那么,NASA创新先进概念计划到底做了什么?

NIAC最初成立于1998年,名称为NASA高级概念研究所,是致力于改变太空可能性的组织。如前所述,他们支持可以实现和改变未来任务的创新太空概念。从企业到顶尖大学的研究人员,无论年龄大小,都可以将他们对未来航空航天的想法提交给NIAC。

最佳概念被授予进一步发展的奖项。NIAC计划通过以下多个研究阶段来支持这些想法:

第一阶段的 研究为期9个月,旨在探索整体可行性并提高技术准备水平(TRL)。合格的第一阶段获奖者可以提出后续的第二阶段研究。

第二阶段 开发概念长达两年。研究人员必须准备进一步发展的路线图,但不能期望将技术完全提高到NASA或商业转型所需的水平。

第三阶段将 继续进行探索及开发周期两年。最后阶段旨在从战略上转变NIAC概念,从而对NASA,其他政府机构或商业伙伴产生最大的潜在影响。

NIAC培养了直接影响太空旅行未来的激动人心的想法。今天,我们将研究一些正在开发中的最令人兴奋的项目,这些想法已经产生了多年。

SPARROW跳跃机器人,将来可以探索太阳系的冰冷星球

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蒸汽运动听起来像是一种过时的驱动动力方式,但是当我们在广袤无垠的太阳系中探索的时候,这种驱动方式可能是种很科幻的选择。

美国宇航局NASA在南加州的喷气推进实验室JPL正在研究一种新颖的机器人概念,它将利用蒸汽动力来作为推进器的动力源,以用来探索木星(Jupiter)海洋卫星欧罗巴(Europa)和土星(Saturn)的卫星土卫二(Enceladus)的冰冷地形。据认为,两者的地质特点就是在厚厚的冰壳下存在有广阔的地下海洋。这使得它们成为科学探索研究的很有希望的目的地,但我们对它们地质表面的了解程度很低,在设计上无法进行行驶、导航等针对性、适应性的设计。

这中情况下,用于探索海洋世界的蒸汽驱动自动探索机器人( SPARROW)是一种很好的方案。

SPARROW机器人的大小与足球差不多,由推进器、航电设备和机械结构系统组成,整体安装在一个保护性球形笼中。为了使探测的环境保持原始状态,SPARROW不会以火箭燃料为燃料,而是以融化冰产生的蒸汽为燃料,主要通过间歇式的蒸汽推力进行驱动。在太阳系中那些遥远的冰冷卫星表面,由于是低重力环境,没有大气阻力来减慢它的速度,从而可以使SPARROW机器人在难以导航的小行星表面上行进的(跳跃)很远。

JPL机器人专家和该概念的首席研究员Gareth Meirion-Griffith说:“木星(Jupiter)海洋卫星欧罗巴(Europa)的地形可能非常复杂。它可能是有很多洞,也可能到处都是裂缝,还可能有几米高的凸起冰柱” –这有点像在地球的两极上形成冰柱子–“这将使大多数行星探测机器人(探测车)停在探测。但是SPARROW拥有地形不可的适应性,它可以实现恶劣未知地形上的探测自由行进。

该探索模式需要着陆器作为SPARROW的基础,两者协同工作(如题头图)。着陆器将冰挖出并将其融化,然后再将水加载到SPARROW机器人的贮箱里。然后,SPARROW会加热其引擎内的水,产生大量的蒸汽,使表面加速。当燃料(冰)不足时,SPARROW机器人会返回到着陆器附近,并重新从着陆器获取燃料(冰)。

NASA支持的7种未来概念可能会永远改变太空探索

资料来源:NASA / Meirion-Griffith

为了最大程度地进行科学探索研究,可以将许多SPARROW组队在一起,在特定位置周围集体行动,或者拆分以探索尽可能多的未知地形。

无衍射光束推进器为星际旅行提供了潜在的解决方案

NASA支持的7种未来概念可能会永远改变太空探索

资料来源:NASA 

目前,星际旅行和研究仍处于发展的初期。但是,这并没有阻止研究人员尝试开发新方法实现这一目标。德克萨斯农工大学工程实验站的一个团队提出了一种新的创新型波束推进结构,该结构可以对我们最近的邻居之一半人马座Proxima Centauri进行为期42年的任务。 

半人马座Proxima距离我们有4.243光年。最近的Parker太阳探测器能够以大约690,000 mph(1,110,447 km / h)的速度行进,大约是光速的0.064%。如果以这种速度前往半人马座Proxima,则仍然需要 6300年才能到达那里。 

使用PROCSIMA;该系统将大大提高航天器的行进速度。使用高能激光系统和高能中性粒子束,从理论上讲,该航天器将能够达到光速的10%,从而将到达半人马座Proxima的时间缩短至42年。 

金星上有生命吗?LEAVES可以帮助找到答案

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LEAVES的图形描述:高空环境和大气金星传感器。资料来源:NASA / J.Balcerski

在2020年,金星上生命的想法成为了一种有趣的可能性。虽然非常不可能,但最近的证据已经指出了一些明显的大气迹象,重新点燃了科学界的兴趣。NIAC有几个金星大气项目。然而,这个项目直接从地球上的生命中获取设计灵感。Lofted Environmental and Atmospheric Venus Sensors,或称LEAVES,是一种超轻、被动悬浮、廉价的大气传感器。这种微型传感器无需主动推进、制导或充气介质以及浮力控制的需要,只需要很少的基础设施,事实上,它看起来像树叶。LEAVES将允许对金星大气层和任何其他突出的行星体进行现场采样。计划中的探测器几乎可以在任何地方 “投放”,而且非常耐用。

这种人造重力“涡轮增压”是否可以抵消太空中长期任务的影响? 

微重力和重力的降低会给人体带来巨大的压力。长时间的太空任务会使宇航员经历生理性疾病,包括骨密度下降,肌肉萎缩,心血管疾病,感觉运动/平衡障碍和视力改变。对于未来的扩展太空任务,IMSG Laboratories,Inc.提出了一种激动人心的人工重力(AG)技术,旨在抵消这些对宇航员的有害影响。他们的Tubrolift可以使宇航员摇晃和旋转,产生临时的人工重力,类似于在蹦床上轻轻弹跳的感觉。Turbolift通过以1G线性加速〜1s,然后旋转180度以1G减速〜1s进行工作。该技术将“全面减少或消除生理性疾病。 团队描述

如果我们要在月球上建立基地,不妨在那上面也放一个望远镜

NASA支持的7种未来概念可能会永远改变太空探索

资料来源:NASA

NASA喷气推进实验室的想法已经提议在月球的另一侧建造月坑射电望远镜(LCRT)。与地球的某些射电望远镜相比,这种超长波射电望远镜将具有许多优势。由于月球没有大气过滤,LCRT能够以更高的波长观测宇宙。更重要的是,月亮充当了物理屏障,将月面望远镜与来自地球上的无线电干扰/噪声、电离层、地球轨道卫星以及月球夜间的太阳无线电噪声隔离开来。使用机器人技术,望远镜将自行组装并在选择一个预定的陨石坑位置后进行部署。

使用机器人技术搜索土星卫星的生命

NASA支持的7种未来概念可能会永远改变太空探索

资料来源:NASA

土卫二是土星的第六大卫星。它大部分被冰覆盖,使它成为太阳系中最反光的星体之一。更令人印象深刻的是,在它的冰体下面,有一片地下海洋。每隔一段时间,地热喷口就会把水 从地下海洋喷出,喷到冰面上。我们在地球上也有类似的环境和地质特征。此外,我们甚至在这些环境中发现了生命。EVE是一项机器人任务,可进入土卫四喷口搜寻海洋生物。EVE将使用漫游车进行部署,并自行进入其中一个喷口。EVE不仅要寻找生命。小型机器人的任务是收集生物样本。

我们可以使用核电推进器将探测器,物资和航天器发送到太阳系中的任何位置

NASA支持的7种未来概念可能会永远改变太空探索

资料来源:NASA

核动力推进系统或NEP系统可以为未来的太空飞行任务提供动力。但是,Howe Industries LLC并未在大型航天器上使用该推进系统,而是创造一种超轻量级的核电推进器,用于深空探索,并作为向太阳系任何地方运送科学有效载荷的一种方式。这些立方体卫星的重量为15磅(7千克),长度为13英尺(4米)。它们不仅体积小,而且生产成本也比更传统的探测器相对便宜。获取更多前沿科技 信息 请持续关注:https://byteclicks.com

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