فناوری‌هایی که ناسا به آن‌ها نیاز دارد
از لباس‌های فضانوردی هوشمند گرفته تا سپر‌های حرارتی خورشیدی، توسعه ۱۸ پروژه با تکنولوژی پیشرفته (های‌تک) برای پیشرفت فناوری فضایی مورد نظر برنامه "NIAC" ناسا انتخاب شده‌اند.
هم‌اکنون از این ۱۸ پروژه تحقیقاتی تا مبلغ ۵۰۰ هزار دلار برای هر کدام کمک مالی شده است تا به اکتشاف و بهره‌برداری از ماه و فراتر از آن کمک کنند.
یکی از چیز‌هایی که ناسا از زمان آغاز در دهه ۱۹۵۰ همواره به دنبال آن بوده تمایل به سرمایه‌گذاری در فناوری‌های نوین در همه چیز از قبیل: طراحی موشک تا طراحی خودکار‌هایی است که در گرانش صفر کار کنند. این رویکردی است که هم منجر به موفقیت و هم منجر به شکست شده است.
اکنون برنامه NIAC با هدف ادامه این رویکرد پیگیری می‌شود تا ۱۸ پروژه تحقیقاتی در مورد توسعه تکنولوژی محقق شود و بشر را در سفر‌های طول و دراز فضایی یاری کند.
"جیم رویتر" مدیر اجرایی موسسه ماموریت فضایی ناسا می‌گوید: برنامه NIAC با سرمایه‌گذاری در فناوری‌های انقلابی می‌تواند ایده‌های آینده نگرانه ناسا را به ماموریت‌های آینده ناسا تبدیل کند. ما به نوآوران آمریکایی نگاه می‌کنیم، تا به ما کمک کنند که مرز‌های اکتشاف فضایی را با تکنولوژی‌های جدید گسترش دهیم.
انتخاب‌های کنونی این برنامه به دو جایزه فاز I. و II تقسیم می‌شود. ارزش جایزه فاز اول برای ارزیابی و تعریف طراحی‌های مفهومی سفر فضایی ۹ ماهه حدود ۱۲۵ هزار دلار است، در حالی که فاز دوم برای مطالعات پیشرفته‌تر است و شامل یک جایزه تا ۵۰۰ هزار دلاری برای ماموریت‌های دو ساله است.
آژانس فضایی آمریکا می‌گوید تمام پروژه‌ها در مرحله مفهومی هستند و حداقل یک دهه از تبدیل به برنامه‌های عملی فاصله دارند.
انتخاب‌های فاز اول عبارتند از:
۱. بیریز (BREEZE)
" بیریز" یک پرنده رباتیک قابل هدایت با باد است که در طراحی آن از سفره‌ماهی الهام گرفته شده است و می‌تواند در لایه‌های بالایی جو سیاره زهره در ارتفاع ۵۰ تا ۶۰ کیلومتری پرواز کند و معلق بماند.
این پرنده نیروی خود را از خورشید می‌گیرد و می‌تواند با استفاده از کابل‌های کششی برای تغییر حجم و ارتفاع خود اقدام کند.
به گفته سازندگان، " بیریز" قادر به استفاده از باد‌های منطقه‌ای است که می‌تواند سیاره زهره را در چهار تا شش روز دور بزند و شارژ کردن باتری‌های خود در مدتی که در طرفروزِ سیاره است به کاوش در طرف شب آن بپردازد.
ابزار‌هایی که می‌توانند روی این پرنده سوار شوند شامل طیف‌سنج جرمی، نفلومتر (ابزار اندازه‌گیری ذرات معلق در یک مایع یا گاز چسب‌سان)، دوربین‌های با وضوح بالای نور مرئی و نزدیک به مادون قرمز، مغناطیس سنج و باد سنج و همچنین حس‌گر‌های اندازه‌گیری فشار، دما، تراکم جو و ... است.
این طرح توسط "جاوید بایاندور" از دانشگاه نیویورک بوفالو طراحی شده است.
۲. پرتوزای قدرتی برای ماموریت‌های طولانی مدت سطح زهره
پروژه دیگری که با هدف کاوش در زهره طراحی شده است. مطالعه پرتوزای قدرتی (Power Beaming) به دنبال تأمین برق برای ماموریت‌های سطح زهره است.
این پلتفرم جوی که یک بالن با پنل‌های خورشیدی، چند باتری، فرکانس رادیویی یا فرستنده مایکروویو است، در لایه‌های بالایی جو زهره که در آن نور خورشید باتری‌ها را شارژ می‌کند، معلق می‌شود.
هنگامی که باتری‌ها شارژ می‌شوند، بالن به ارتفاع پایین‌تری می‌آید، جایی که ابر‌های کدر مانع از شارژ شدن پنل‌های خورشیدی فرودگر‌های واقع بر سطح زهره توسط نور خورشید می‌شوند. سپس فرستنده بالن می‌تواند انرژی را به یک فرودگر که دارای یک ابزار خاص قابل شارژ، نمک مذاب با دمای بالا یا باتری الکترولیت جامد یا یک سیستم سلول سوختی احیا کننده اکسید جامد است که می‌تواند در دمای سطح زهره زنده بماند، بفرستد.
بالن پس از شارژ کردن فرودگر دوباره ارتفاع می‌گیرد و این روند را تکرار می‌کند.
این طرح متعلق به "اریک براندون" از آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا (JPL) در پاسادنای کالیفرنیا است.
۳. لباس هوشمند" (SmartSuit)
لباس هوشمند برای استفاده در مریخ و دیگر مأموریت‌های سیاره‌ای طراحی شده است، اما به جای آنکه یک کیسه گاز تحت فشار منفعل باشد، از تکنولوژی ربات‌های نرم با پوست قابل انعطاف استفاده می‌کند که خوددرمان است و چندین حسگر در آن جاسازی شده است. این لباس فضانوردی رباتیک هوشمند می‌تواند داده‌ها را جمع آوری کند و اطلاعات ساختاری محیطی و غشایی را نمایش دهد.
ایده این است که SmartSuit یک کیت هوشمند است که برای افزایش و تسهیل حرکت و مهارت کاربر و همچنین تعامل با محیط در نظر گرفته شده است. عناصر نرم رباتیک نیز ضد فشار مکانیکی اعمال می‌کنند، بنابراین نیاز به هم‌فشار شدن با لباس‌های رایج ندارد.
" آنا دیاز آرتایلز" از ایستگاه آزمایشی مهندسی تگزاس A. & M. ایده‌پرداز این طرح است.
۴. تلسکوپ فضایی سیارات فراخورشیدی دوکاره (DUET)
"DUET" یک تلسکوپ شکار سیاره‌های فراخورشیدی جدید است که وسعت دید آن چهار برابر تلسکوپ‌های زمینی است، اما برای حمل توسط یک موشک به اندازه کافی سبک است.
ابزار مداری، این افزایش وسعت دید و محدوده جمع آوری اطلاعات را با حذف نیاز به سایه یک ستاره یا کروناگراف با استفاده از تکنیک پراکندگی دوگانه که ابتدا توسط نیوتن مورد مطالعه قرار گرفته است فراهم می‌کند تا DUET قادر باشد طول موج‌های مختلف نور یک سیاره فراخورشیدی و ستاره میزبانش را از هم تمیز دهد و جدا کند.
"تام دیتو" از نیویورک این پروژه را طراحی کرده است.
۵. میکروکاوشگر‌هایی که از الکتریسیته اتمسفر سیاره‌ای نیرو می‌گیرند (MP۴AE)
این مطالعه بدیع بر پایه توانایی پرواز عنکبوت‌ها از طریق به شکل چتر درآوردن تار‌های خود و وزش باد طراحی شده است تا مأموریت‌های اکتشافی سیاره‌ای توسط هزاران میکروکاوشگر با وزن حدود ۵۰ میلی‌گرم انجام شود.
این میکروکاوشگر‌ها یک حلقه با طول ۲۰۰ متر برای تولید بار الکتریکی در لایه اتمی جو یک سیاره تشکیل می‌دهند.
" یو گو" از دانشگاه ویرجینیای غربی این ایده را داده است.
۶. کاوشگر هسته‌ای SPEAR
"SPEAR" یک کاوشگر قدرتمند هسته‌ای بسیار سبک وزن برای اکتشاف فضای عمیق است. این کاوشگر می‌تواند توسط یک رآکتور جدید و سبک و ژنراتور‌های پیشرفته ترموالکتریک (ATEG) برای کاهش جرم شارژ شود.
اگرچه این رآکتور به اندازه طراحی‌های دیگر نیرو تولید نمی‌کند، اما هزینه تولید پایین‌تری دارد که باعث افزایش تعداد مأموریت‌های فضای عمیق خواهد شد. علاوه بر این، استفاده از اورانیوم با درجه پایین غنا به معنی آن است که می‌تواند به صورت تجاری نیز استفاده شود.
" تروی هاو" از شرکت صنایع هاو در آریزونا این طرح را داده است.
۷. سیستم‌های تأمین قدرت نوآورانه چتری (RIPS)
سیستم‌های تأمین قدرت نوآورانه چتری (RIPS) یک سیستم برای تأمین انرژی کاوشگر‌های جوی کم عمر هستند و اساساً یک خط چتر است که از نیروی کشیده شدن برای تولید قدرت الکتریکی استفاده می‌کند.
این رویکردی مناسب برای کاوشگر‌های ورودی جوی در سیارات غول پیکر گازی است که برای یک دوره کوتاه نیاز به قدرت بالا دارند.
طراح این ایده "نوام آیزنبرگ" از دانشگاه جان هاپکینز مریلند است.
۸. تأمین نیروی پرواز بین ستاره‌ای
این یک مأموریت بین ستاره‌ای است که از یک سیستم نیروگیری لیزری استفاده می‌کند تا کاوشگر‌های فوق مینیاتوری را در فاصله بین ستاره‌ای پرواز دهد تا بتواند به یک سیاره فراخورشیدی پرواز کند. به گفته ایده‌پرداز، کاوشگر‌ها در این مقیاس می‌توانند همین طور که از سیستم‌های ستاره‌ای می‌گذرند انرژی را مانند ژنراتور‌های کوچک ذخیره کنند. جفری لندیس از مرکز تحقیقات گلن ناسا مبدع این طرح است.
۹. حفاری در قطب ماه (LPMO)
طرح پیشنهادی معدن‌کاری در ماه (LPMO) برای کاهش نیاز به حفاری یخ در قطب‌های ماه با استفاده از مجموعه‌ای از ابزار‌های خورشیدی قابل گسترش به صورت عمودی و ایجاد یک دکل ۱۰۰ متری است.
این پروژه به جای حفاری یخ از ترکیبی از امواج رادیویی، مایکروویو و مادون قرمز برای گرم کردن سطوح یخی استفاده می‌کند. سپس نمونه‌ها را تصعید کرده و جمع آوری می‌کند تا دوباره آن را از شکل گاز به شکل مایع تغییر دهد.
" جوئل سرسی" از شرکت ترانس‌آسترا (TransAstra) واقع در کالیفرنیا این ایده را مطرح کرده است.
۱۰. شکارچی زباله‌های فضایی (CHARON)
"چارون" یک طرح مفهومی است که هدف آن تمیز کردن مدار زمین از زباله‌های فضایی است که ممکن است به ماهواره‌ها و دیگر فضاپیما‌ها آسیب بزنند.
این شکارچی از یک موتور پیشران موسوم به "ELF" استفاده می‌کند که یک شکل از موتور یونی فوق سبک است و قدرت نسبتاً بالایی دارد.
چارون می‌تواند در یک مدار بیضوی در اطراف زمین دور بزند و زباله‌های ۲۵ ساله اطراف زمین را شکار کند و با استفاده از این موتور قادر خواهد بود تا مدار خود را به هدف‌هایش برساند و با نفوذ به جو زمین قادر به جمع‌آوری مولکول‌های اکسیژن و نیتروژن برای سوخت‌گیری خواهد بود که در واقع خودسوخت‌گیر است.
این طرح متعلق به "جان اسلاو" از شرکت MSNW واقع در ردموند واشنگتن است.
۱۱. استخراج حرارتی از سطوح یخی اجرام سرد سیستم‌های خورشیدی
یکی دیگر از طرح‌های قمری از بازتاب تابش خورشید روی رسوبات یخ استفاده می‌کند تا بتواند از زیر سطح یخی سیاره‌های سرد نمونه‌برداری کند. "جورج ساورس" از دانشکده معدن کلرادو این طرح را به ناسا ارائه داده است.
۱۲. تاسواره‌های کم هزینه برای کاوش مرز‌های منظومه شمسی
این پروژه با هدف اکتشاف فضای عمیق در لبه منظومه شمسی است. ناسا به منظور ارسال فضاپیما‌های کم‌هزینه به دورتر از سیاره مشتری می‌خواهد ماهواره‌های کوچک یا تاسواره‌هایی (CubeSat) تولید کند که می‌توانند به عنوان ابزار‌های ثانویه در مأموریت‌های سیاره‌ای راه‌اندازی شوند.
"رابرت استائل" از آزمایشگاه پیش‌رانش ناسا (JPL) این ایده را مطرح کرده است. اما انتخاب‌های فاز دوم عبارتند از:
۱۳. تلسکوپ "THE MOST"
این تلسکوپ یک طرح مفهومی برای نوع جدیدی از تلسکوپ فضایی است که می‌تواند یک طیف با وضوح بالا را برای هر جرمی در یک میدان دید ۱۰۰ برابر بزرگ‌تر از تلسکوپ‌های قبلی ثبت کند و این کار را با ریختن نور از طریق یک صفحه و ایجاد یک تصویر طیفی از کل آسمان با استفاده از یک غشای صاف که در مقایسه با آینه‌ها در برابر خطا‌ها بسیار مقاوم است، انجام می‌دهد. گام بعدی ساخت و آزمایش یک مدل آزمایشی از این تلسکوپ خواهد بود.
این طرح دومین ایده "تام دیتو" است که مورد ۴ (تلسکوپ DUET) را نیز طراحی کرده است.
۱۴. تلفیق‌گر متحرک دوّار (R-MXAS)
"R-MXAS" یک رادیومتر تصویربرداری دهانه گشاد ترکیبی است که کوچک‌تر از نمونه‌های فعلی است و انرژی کمتری هم استفاده می‌کند.
۱۵. ناوبر خودران برای مأموریت‌های بین ستاره‌ای
این مورد از ترکیبی از پرتو‌های لیزر‌ها و ذرات برای ایجاد یک پرتو انرژی خودهدایت کننده استفاده می‌کند که می‌تواند یک کاوشگر بدون سرنشین را تا سرعت ۱۰ درصد سرعت نور هدایت کند.
طراح ادعا می‌کند که این ناوبر با استفاده از پرتو ذرات خنثی و یک لیزر، گسترش و انکسار حرارتی طی پرتو افشانی از طریق فضا را حذف می‌کند.
"کریس لیمباخ" از آزمایشگاه مهندسی تگزاس A. & M. این ناوبر را طراحی کرده است.
۱۶. آشکارساز فضایی خورشیدی نوترینو
این یک آشکارساز نوریتینوی کوچک شده است که برای کاوشگر‌های خورشیدی و برای تشخیص نوترینو (ذره بنیادی بدون بار الکتریکی) در مدار نزدیک خورشید طراحی شده است.
طراح می‌گوید که این آشکارساز ۲۵۰ کیلوگرمی در فضا می‌تواند کار یک آشکارساز ۳۰۰۰ تنی بر روی زمین را انجام دهد.
"نیکلاس سولومی" از دانشگاه ایالتی ویچیتا کانزاس این آشکارساز را طراحی کرده است.
۱۷. بادبان‌های خورشیدی بازتابنده
این پروژه از یک بادبان خورشیدی استفاده می‌کند تا نور خورشید را به منظور شارژ کردن کاوشگر‌ها به سمت آن‌ها بازتاب دهد.
این یک ایده بدیع است که از نوار‌های نوری متشکل از فراماده‌ها برای بازتاب نور خورشید استفاده می‌کند. این کار باعث می‌شود که این بادبان‌ها کارایی بیشتری داشته باشند، زیرا نوار‌ها اجازه می‌دهند تا بادبان از آنچه که به نام پرتو الکترونوری نامیده می‌شود، استفاده کند.
ضمن اینکه این بادبان‌ها نیازی به تغییر زاویه مداوم ندارند و می‌توانند با قرار گرفتن در یک زاویه مناسب نور را به جهت‌های دلخواه بازتاب نمایند.