Januar 31, 2023

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Die NASA untersucht einige terrestrische Zukunftstechnologien

TitanAir-Konzept zur Erforschung des Saturnmondes Titan.
Klärung: Quinn Morley

Die Zukunft der Weltraumforschung erfordert große Ideen, und die NASA hat nichts dagegen, einige der größten Ideen zu berücksichtigen. Das Innovative Advanced Concepts (NIAC)-Programm der Weltraumagentur existiert genau zu diesem Zweck und hat die folgende Reihe von Konzepten ausgewählt, die einer ersten Betrachtung wert sind.

Die letzte Runde der NIAC-Stipendien wurde an 14 Forschungsteams vergeben, die jeweils 175.000 US-Dollar für die Entwicklung ihrer Konzepte erhalten haben. NASA bekannt geben gestern. Von den 14 sind 10 erstmalige NIAC-Empfänger. Das sind alles Vorstudien für die erste Phase, die innerhalb von neun Monaten abgeschlossen sein muss.

„Die NIAC Phase-1-Studien helfen der NASA festzustellen, ob diese futuristischen Ideen den Weg für zukünftige Weltraumforschungsfähigkeiten ebnen und erstaunliche neue Missionen ermöglichen können“, sagte Michael LaPointe, Executive Director des NIAC-Programms, in der Pressemitteilung.

Erfolg in Phase eins kann dazu führen, dass einige dieser Konzepte in Phase zwei übernommen werden, wo Forscher mehr Mittel und zwei zusätzliche Jahre erhalten, um ihre ehrgeizigen Blaupausen zu entwickeln. Nur wenige schaffen es bis zur dritten Basis: der dritten Stufe.

NIAC-Zuschüsse decken in der Regel ein breites Spektrum von Luft- und Raumfahrtinteressen ab, Und die diesjährigen Entscheidungen sind nicht anders. Die NASA findet ein Gleichgewicht zwischen Erd- und Weltraumwissenschaften, Weltraumforschung und treibt, was für die Weltraumbehörde am wichtigsten ist, ihre Artemis-Agenda voran, nach der die NASA eine nachhaltige, langfristige Rückkehr zum Mond anstrebt.

Fliegen Sie AirTitan

Zu den auffälligsten Konzepten gehört Projekt AirTitan Konzipiert vom Planetenwissenschaftler Quinn Morley von Planet Enterprises. Verschiedene Konzepte wurden entwickelt, um den Saturnmond Titan zu erforschen vorgeschlagen vonUnd die NASA ist schon mittendrin Bereiten Sie sich auf die Dragonfly-Mission vor, aber Morleys Idee ist eindeutig die nächste Stufe. Ein autonomes AirTitan-Fahrzeug würde sich beim Fliegen durch die dichte Atmosphäre des Titan genauso wohlfühlen wie beim Navigieren durch seine eigenen Methanseen.

    Künstlerische Darstellung eines Sees am Nordpol des Saturnmondes Titan.

Künstlerische Darstellung eines Sees am Nordpol des Saturnmondes Titan.
Bild: NASA/JPL-Caltech

Morley stellt sich Tagesausflüge für den AirTitan vor, die nahtlos von Wasserfahrzeugen (ähm, Methanfahrzeugen?) zu Flugzeugen übergehen. Zusätzlich zur Probenahme aus der komplexen Atmosphäre von Titan wird die Sonde flüssige Proben sammeln und analysieren. Tatsächlich ist Titan von großer astrobiologischer Bedeutung, da es möglicherweise lebenswichtige organische Chemie beherbergt. Dicke ölige Seen können jedoch ein Problem sein, aber ein aufblasbarer Flügelliner kann „Flexibilität bieten und Probleme mit Schlammbildung reduzieren“, so Morley.

Große astronomische Satelliten

Die NASA interessiert sich auch dafür Das Große Langwellen-Observatorium Das von Mary Knapp vom Massachusetts Institute of Technology vorgeschlagene GO-LoW-Konzept. Dieses Weltraumobservatorium wird aus Tausenden identischer Satelliten bestehen, die am fünften Lagrange-Punkt zwischen Erde und Sonne (L5) operieren. Durch die Suche nach Radioemissionen bei Frequenzen zwischen 100 kHz und 15 MHz kann das Satellitenarray die Magnetfelder entfernter Exoplaneten untersuchen und felsige Exoplaneten, die unseren eigenen ähneln, erkennen.

Great Long Wavelength (GO-LoW) Observatoriumsbildgebung mit niederfrequenten Vektorsensoren.

Great Long Wavelength (GO-LoW) Observatoriumsbildgebung mit niederfrequenten Vektorsensoren.
Die Zeichnung: Maria Knapp

Der Ansatz „Schnell scheitern, billig scheitern“ stellt eine radikale Abkehr von traditionellen Praktiken dar, schreibt Knapp und fügt hinzu, dass „SpaceX und andere Neueinsteiger auf dem Markt für Trägerraketen den Markt durch Fertigungsinnovationen und Skaleneffekte zu immer niedrigeren Kosten geführt haben Mega-Konstellationen.“

Drücken Sie den Pelletstrahl

Die NASA möchte, dass Artur Davuyan von der University of California, Los Angeles, ihre Fähigkeiten weiter entwickelt Pellet-Beam-Antriebssystem Das Konzept des Maschinenbau- und Luft- und Raumfahrtingenieurs, um schwere Raumfahrzeuge zu Zielen im Sonnensystem und sogar in den interstellaren Raum zu transportieren. Das vorgeschlagene Antriebssystem würde einen Pelletstrahl verwenden – einen Strahl aus mikroskopisch kleinen ultraschnellen Partikeln, die von Laserstrahlen angetrieben werden – um Raumfahrzeuge an gewünschte Orte zu treiben. Im Gegensatz zu anderen Konzepten ermöglicht das Pelletpaket den Transport schwerer Raumfahrzeuge, was laut Davoyan „die Reichweite potenzieller Missionen erheblich erhöht“.

Abbildungsstrahl-Pelletantrieb für die Erforschung des Superraums

Abbildungsstrahl-Pelletantrieb für die Erforschung des Superraums
Die Zeichnung: Artur Davoyan

Der Pelletstrahlschub könnte Nutzlasten in weniger als einem Jahr zu den äußeren Planeten und in etwa drei Jahren zu Entfernungen von mehr als dem 100-fachen der Entfernung Erde-Sonne (au) bringen, behauptete er. Für die aktuelle Studie wird Dafuyan die Effektivität der Verwendung eines Pelletbalkens untersuchen, um eine 1-Tonnen-Ladung in weniger als 20 Jahren auf 500 Einheiten zu bewegen. Als Referenz ist Pluto „nur“ 35,6 Einheiten von der Erde entfernt, während die Voyager 2 der NASA, die vor 45 Jahren gestartet wurde, ungefähr 133 Einheiten von der Erde entfernt ist.

Eine Sauerstoffpipeline am Südpol des Mondes

Eine der Hauptprioritäten des Artemis-Programms der NASA ist die Aufrechterhaltung einer nachhaltigen Präsenz auf der Mondoberfläche, eine Herausforderung, die die Weltraumbehörde bewältigen könnte Vor-Ort-Ressourcen, wie die Gewinnung von Sauerstoff aus Mond-Regolith (Boden) und Wassereis. Peter Currie von Lunar Resources in Houston stimmt zu, aber er ist kein Fan des aktuellen Plans der NASA, weil Erklären:

Aktuelle finanzierte Bemühungen vor Ort [on-site] Die Sauerstoffgewinnung besteht darin, den Sauerstoff in Druckgasbehälter zu füllen oder zu verflüssigen und in einem Dewar zu speichern. Beide Methoden erfordern, dass Tankwagen oder Dewargefäße zur Verwendung in verschiedene Einrichtungen gebracht werden. Der Transport dieses Sauerstoffs auf den Rovern ist energieintensiver als der Extraktionsprozess und es wird angenommen, dass er aufgrund der großen Entfernungen, von denen das Ressourcenextraktionsgebiet ausgehen würde, der teurere Aspekt der Gewinnung des Sauerstoffs vor Ort für die Verwendung auf dem Mond ist ein menschlicher Lebensraum. oder Verflüssigungsanlage.

Stattdessen schlägt Kuriri eine Mondpipeline vor, die am Südpol des Mondes gebaut werden soll, wo sich das meiste Wassereis des Mondes befindet. Das Konzept erregte die Aufmerksamkeit der NASA, was zu einem Phase-1-Preis für die Forschung führte.

Darstellung einer Sauerstoffpipeline am Südpol des Mondes.

Darstellung einer Sauerstoffpipeline am Südpol des Mondes.
Bild: Peter Currie

Die Pipelines würden den Siedlern kontinuierlichen Zugang zu wertvollem Sauerstoff bieten und gleichzeitig verstreute Siedlungen verbinden. „Eine Pipeline wurde noch nie auf der Mondoberfläche verfolgt und wird die Operationen auf der Mondoberfläche für das Artemis-Programm revolutionieren und Kosten und Risiken reduzieren“, sagt Kuriri.

Züchten von Ziegeln auf dem Mars

Die NASA hat auch den Mars im Visier und möchte, dass Congrui Grace Jin, eine Ingenieurin von der University of Nebraska-Lincoln, ihre Idee zum Anbau von Ziegeln auf dem Mars vorstellt, anstatt sie von der Erde zu importieren. In der Tat müssten Siedler Strukturen auf dem Mars errichten, aber das würde erfordern, dass Materialien auf separaten Missionen gestartet werden, was die Kosten erhöht. In der Praxis legen Jins Forschungen nahe, „dass die Ausstattung des Lebensraums durch den Bau vor Ort unter Verwendung von Cyanobakterien und Pilzen als Baustoffe erfolgen könnte, anstatt fertige Ausstattungsgegenstände zum Mars zu schicken“.

Diese Mikroben sollen dazu gebracht werden, lebenswichtige Mineralien und Polymere zu erzeugen, um den Mars-Regolith in die Bausteine ​​einzukleben. „Diese selbstwachsenden Bausteine ​​können später zu verschiedenen Strukturen wie Böden, Wänden, Trennwänden und Möbeln zusammengesetzt werden“, schreibt Jane.

Dies sind nur einige der vierzehn Konzepte, die die NASA für das diesjährige NIAC-Stipendium ausgewählt hat. Sie können mehr über andere Suchvorschläge erfahren hier. Und um es klarzustellen, diese Konzepte wurden nicht als tatsächliche Projekte genehmigt – sie müssen noch einen von der NASA durchgeführten Schnüffeltest bestehen. Etwas Und vielleicht alle dieser Gedanken Sie können an der Rebe sterben, aber diese Art von Spekulationen sind es immer wert und eine schnelle Vorschau darauf, was am Ende möglich sein könnte.

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