Nieziemskie pomysły NASA

Agencja usiłuje utrzymać przewagę Ameryki w podboju kosmosu w najbliższych kilkudziesięciu latach. Specjaliści z NASA chcą więc wykorzystać zapał i kreatywność naukowców, inżynierów i wynalazców z całego kraju. NASA prowadzi coś w rodzaju „pospolitego ruszenia” badaczy.

W tym celu powołała program NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts). W jego ramach, niezależnie od realizacji bieżących misji, testowane są rozwiązania techniczne do wykorzystania w przyszłości – w perspektywie od 10 do 40 lat. Program NIAC powstał dwa lata temu.

NIAC ogłosił właśnie wybór technologii, zakwalifikowanych do drugiej fazy badań na 2013 rok, które rokują największe nadzieje.

– Skoro NASA chce rozpocząć nowy rozdział w podboju kosmosu, musimy zainwestować w najbardziej obiecujące technologie następnej generacji – powiedział Michael Gazarik, zastępca administratora NASA ds. technologii kosmicznej.

Sześć zespołów, które zakwalifikowały się do drugiej fazy programu w 2013 roku, dostaną z kasy NASA po 500 tys. dolarów. Wyłonione zostały z poprzedniego programu fazy pierwszej z 2012 roku, która obejmowała 9 miesięcy wstępnych badań. Na ich realizację zespoły otrzymały po 100 tys. dolarów. Projekty są wybierane przez niezależnych recenzentów. Priorytetem jest wykonalność techniczna i innowacyjność.

Projekty są w początkowej fazie rozwoju. Większość z nich od pierwszych prób w praktyce dzieli co najmniej dziesięć lat.

– Wczesne badania są niezbędne do prowadzenia naszych inwestycji w technologie – powiedział Jay Falker, zastępca szefa programu NIAC.

Laserowe działo

Firma Y.K. Bae Corporation z Tustin w Kalifornii proponuje wykorzystanie najnowocześniejszych laserów dużej mocy do fotonowego napędu statków kosmicznych. Taki napęd może praktycznie wyeliminować zużycie paliwa.

– To przezwyciężenie barier obecnych technologii rakietowych – uważa dr Young K. Bae, prezes i założyciel firmy.

Pomysł to właściwie system dwóch satelitów – jeden z nich byłby bazą – źródłem energii z klasycznym napędem rakietowym, drugi tym właściwym satelitą.

„Baza” strzelałaby promieniem lasera w kierunku sondy wyposażonej w lustro. Wiązka uderzałaby w zwierciadło satelity i odbita wracała do „bazy”. Tam znowu odbijałaby się od lustra i wracała do satelity.

– Sonda wykorzystywałaby energię wiązki do rozpędzenia się na dystansie 1000 kilometrów lub nieco więcej – tłumaczy dr Bae. – Statek osiągnąłby wystarczającą prędkość i nie potrzebował dalszego napędu. Dr Bae przekonuje, że wykorzystanie lasera w kosmosie może służyć do stworzenia stabilnej konstelacji satelitów, np. systemu teleskopów orbitalnych.

– Statki kosmiczne napędzane przez lasery podczas całego okresu pracy byłyby tańsze o rząd wielkości od tych z tradycyjnymi systemami rakietowymi – przekonuje dr Bae.

Stado automatów

Nadzieją na tanie badania w kosmosie są małe roboty, ważące zaledwie kilka kilogramów. Muszą być przystosowane do łatwego transportu w kosmos, a gdy dotrą do celu, być niezawodne dzięki swej prostocie. Przeznaczone do badania tak nieprzyjaznych miejsc jak Tytan, księżyc Saturna, gdzie dzisiejsze skomplikowane i delikatne maszyny, takie jak marsjański Opportunity, nie dałyby sobie rady.

Specjaliści z NASA Ames Research Center pracują nad koncepcją Super Ball Bot – planetarnych „łazików”, a właściwie „skoczków”. Masowo będą mogły być wysyłane na odległe, bardzo niegościnne globy.

Roboty składają się z kilkunastu elastycznych pałeczek, połączonych sprężystymi elementami. Po uwolnieniu z opakowania, podobnie jak dziecięce zabawki, będą rozkładać się, przybierając kształt zbliżony do regularnego wieloboku.

W stanie złożonym zajmować będą bardzo mało miejsca – dlatego jedna sonda może dostarczyć kilkanaście sztuk „skoczków”. Skracanie się pałeczek i skoordynowane działanie sprężyn pozwalają na poruszanie się po powierzchni globu.

– Roboty będą bardzo lekkie, a jednocześnie o bardzo mocnej strukturze – mówi Vytas Sunspiral z Intelligent Robotics Group w Centrum Badawczego Ames, lider projektu. – Cały ładunek: komputer sterujący, instrumenty badawcze umieszczone są w centralnym punkcie robota. Pracujemy nad kontrolą rozkładania się całej konstrukcji i sterowania maszyną podczas ruchu.

W sieci

Innym pomysłem, z jakim NASA wiąże spore nadzieje, jest technologia SpiderFab opracowywana przez firmę Tethers Unlimited. SpiderFab to metoda budowania dużych elementów na orbicie (powyżej 100 metrów) inspirowana przez sposób, w jaki pająki tkają sieci.

W przyszłych misjach na odległe planety potrzebne będą gigantyczne panele słoneczne, anteny, wysięgniki itd. Wielkie struktury w przestrzeni zmontuje robot, który będzie także obsługiwał drukarki 3D wytwarzające niektóre elementy konstrukcji.

– Wytwarzanie na orbicie wymaga tego, aby użyte materiały były wysłane w formie maksymalnie kompaktowej: np. włókna w szpulach, a polimery w blokach. Dzięki temu mogą one pasować do mniejszego, tańszego pojazdu – powiedział dr Rob Hoyt, prezes firmy i dyrektor naukowy. – Kiedy wszystkie elementy znajdą się na orbicie, nasz system pozwoli na zbudowanie anten czy rusztowań dziesięciokrotnie, a nawet stukrotnie większych niż możliwe obecnie. Pozwoli to uzyskać na orbicie więcej energii, lepszą łączność czy większą czułość instrumentów podczas przyszłych misji.

NASA chce także wysyłać na orbitę nową generację instrumentów pomiarowych. Naukowcy z Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda opracowali unikalną technologię mierzenia fal grawitacyjnych za pomocą interferometru atomowego. To urządzenie wykorzystuje właściwości mechaniki kwantowej.