Это не научная фантастика: какие космические проекты поддерживает NASA

«Мы рассматриваем любые проекты, от "набросанных на салфетке" идей до готовых, но еще не реализованных концептов», — рассказывает руководитель NIAC Майкл ЛаПойнт.

Гранты от NIAC выделяются ежегодно, в основном их получают ученые-исследователи из США. В этом году 14 проектов, находящихся на первой фазе реализации, получили по $175 тысяч на проведение девятимесячного исследования. За это время они должны детальнее продумать свои планы, провести тесты и разработать прототипы.

Наиболее многообещающие концепции попадут во вторую фазу и получат по $600 тысяч на двухлетнее исследование. Затем самому выдающемуся проекту достанется $2 млн на двухлетнее исследование в рамках третьей фазы. В дальнейшем некоторые из участников могут присоединиться к NASA и ее коммерческим партнерам.

Стройматериалы, которые будут расти на Марсе

Большие и тяжелые объекты, например конструкции для строительства, сложно доставлять в космос. Поэтому один из участников NIAC в этом году предлагает выращивать прямо на Марсе и использовать в качестве стройматериалов вещества, вырабатываемые грибками и бактериями. Проект разработан инженером-механиком и материаловедом Конгруи Джин и ее коллегами из Университета Небраска.

Грибки и бактерии, которых команда Джин называет «самовосстанавливающимися материалами», постепенно разрастаются, заполняя доступное им пространство. Из них исследователи создали биоминералы и биополимеры, которыми можно заделывать трещины в бетоне. В дальнейшем эти материалы планируется использовать для создания прочных кирпичей.

В ходе исследования в рамках NIAC Джин планирует выяснить, можно ли сократить процесс выращивания до нескольких дней, а также как долго эти вещества сохраняют свои свойства в суровых условиях на Марсе.

Лунный трубопровод для передачи кислорода

Для более длительных лунных миссий в будущем потребуются поставки кислорода, который в том числе может использоваться в качестве ракетного топлива. Это столь же сложная задача, как и отправка в космос стройматериалов. Более оптимальный вариант — производить кислород на Луне. Этот газ можно получать как побочный продукт при добыче водяного льда с помощью процесса под названием электролиз.

Однако при этом возникает проблема с логистикой, так как не получится организовать добычу рядом с базой, где будут проживать астронавты. Дело в том, что лунный лед находится в постоянно затененных кратерах, и это самые холодные места на Луне.

Чтобы решить эту проблему, другой участник NIAC предлагает построить лунный трубопровод длиной 5 км, который будет доставлять кислород астронавтам. Над проектом работает команда Питера Каррери, бывшего ученого NASA, а также основателя и главного научного сотрудника Lunar Resources.

Фото на обложке: buradaki / Shutterstock

Трубопровод будет включать несколько сегментов, изготовленных из таких металлов, как алюминий, извлеченный из лунного реголита. Сегменты будут приварены друг к другу, а сама труба, как и нефтепроводы на Земле, будет находиться в траншее или на специальных опорах. Она обеспечит поток кислорода со скоростью 2 кг/ч, что удовлетворит потребности астронавтов.

Сейчас Каррери и его коллеги проводят анализ осуществимости проекта: рассчитывают потенциальные затраты, выбирают лучшую архитектуру и выясняют, справятся ли с ремонтом трубы роверы.

Жидкие линзы для телескопов

Эдвард Балабан, ученый Исследовательского центра Эймса при NASA, изучает возможность создавать зеркала (линзы) для космических телескопов из жидкостей, используя почти нулевую гравитацию пространства. Такие конструкции будут прочнее, чем текущие зеркала, которые обычно изготавливаются из особого вида стекла и плохо защищены от столкновений с микрометеоритами и тряски во время запуска.

Диаметр зеркала определяет, насколько далекие объекты может «видеть» телескоп, и на данный момент этот параметр ограничен размером ракеты-носителя. Линза телескопа «Джеймс Уэбб» имеет диаметр 6,5 м. Это, по словам Балабана, «инженерное чудо», которое сложно и дорого масштабировать.

Читайте по теме:

Вселенная глазами «Джеймса Уэбба»: NASA опубликовала первые снимки космоса c телескопа

В то же время для «жидкого телескопа» нужно запустить в космос только каркас, например спутниковую тарелку в форме зонтика, и контейнер со светоотражающей жидкостью, такой как сплавы галлия и ионные жидкости. После запуска жидкость попадает в каркас. В космосе капли сливаются друг с другом благодаря поверхностному натяжению, а сила земной гравитации не мешает этому процессу и не искажает их форму.

В результате получается невероятно гладкая линза, которая, в отличие от традиционных вариантов, не нуждается в шлифовке и полировке. Затем она автоматически прикрепляется к остальным компонентам телескопа.

Команда Балабана протестировала технологию на самолете и на МКС и уже научилась создавать линзы из жидких полимеров, а также определила, что степень увеличения зависит от объема жидкости. Финансирование от NIAC будет потрачено на подготовку к следующему этапу, а именно испытанию небольшого жидкого зеркала в космосе, запланированному на конец этого десятилетия.

Цель ученых — разработать зеркало шириной 50 м. Балабан утверждает, что поскольку эта технология масштабируема, те же физические принципы можно применить и к линзе шириной 1 км.

Космический рефлектор

Закари Кордеро, исследователь космонавтики Массачусетского технологического института, разрабатывает еще один способ производить объекты в космосе, который называется bend-forming (формирование изгиба). В рамках этого процесса проволочный канат сгибают определенным образом, а затем добавляют соединения, чтобы создать прочную структуру.

Кордеро и его команда трудятся над конкретным применением этой технологии: разрабатывают рефлектор для высокоорбитального спутника, который сможет отслеживать штормы и осадки, определяя изменения влажности в атмосфере.

Как и некоторые другие участники NIAC, Кордеро стремится построить огромные объекты в космосе, чтобы обойти ограничения по размеру и весу при запуске на ракете. Как утверждает Кордеро, разработанный его командой процесс позволяет на одной ракете запустить такой объем материала, которого будет достаточно для тарелки размером 100 м.

Эта программа помогает NASA проверить границы возможного. «Если проект терпит неудачу, он все равно полезен для нас. Если он сработает, то может трансформировать будущие миссии NASA», — утверждает ЛаПойнт.

Источник.

Фото на обложке: Dima Zel / Shutterstock