В этом месяце НАСА одобрило финалистов ежегодного отбора NIAC, в рамках которого авторы шести проектов продолжат работу над инновационными космическими концептами.
ЧТО ТАКОЕ NIAC?
Программа NIAC расшифровывается как Innovative Advanced Concepts — то есть «Инновационные передовые концепции». Проект был запущен еще в 1998 году и с тех пор (за исключением четырехлетней паузы, вызванной недостатком финансирования) занимается поддержкой инновационных проектов.
Речь не идет о проектах НАСА, которые у всех на слуху — наподобие программ «Артемида» или регулярных ракетных запусков. Цель NIAC — отобрать проекты, которые могут никогда не воплотиться в жизнь, но предоставить интересный и инновационный подход к изучению космоса. К примеру, среди финалистов прошлого года — идея уничтожения опасных астероидов ракетными залпами, концепт инновационного корабля для изучения Титана и план трубопровода на Луне.
Все эти проекты футуристичны — но именно этим критерием и руководствуется НАСА при отборе, пытаясь выявить технологии, реализация которых может стать возможной если не сейчас, то в ближайшие десятилетия.
КТО МОЖЕТ ПОДАТЬ ЗАЯВКИ НА NIAC?
Фактически любой человек — у кого есть идея, способная заинтересовать НАСА, и видение ее исполнения. Заявку нужно оставить в системе NSPIRES: в ней НАСА публикует перечень общих целей, задачам которых и должен отвечать проект.
Одобренные проекты могут попасть в одну из трех так называемых фаз NIAC. Срок проекта, одобренного для участия в первой фазе, будет составлять не больше девяти месяцев, а его бюджет в 2024 году не должен превышать $175 тысяч. В первой фазе участники должны детально изучить, насколько жизнеспособен их проект и какие требуются технологии для его реализации.
Вторая фаза — следующая, более ответственная, стадия проекта. На работу дается уже два года, а бюджет вырастает до $600 тысяч. Главная задача на этом этапе — разработать детальную «дорожную карту» реализации их идеи.
Наконец, к третьей фазе допускаются проекты, в которых НАСА увидело потенциал для конкретной реализации в рамках самого космического агентства, американских госструктур или коммерческих партнеров. Авторы проекта смогут получить до двух миллионов, которые нужно потратить в течение двух лет.
КАКИЕ ПРОЕКТЫ БЫЛИ ОДОБРЕНЫ В 2024 ГОДУ?
Еще в январе 2024 года НАСА определилось с участниками первой фазы, куда в этом году попали 13 проектов. В их числе:
- MAGGIE — самолет на солнечной энергии для полетов в марсианской атмосфере.
- Идея доставки к планете Проксима b целого «роя» из крошечных зондов, отправленных в космос при помощи лазерного луча со скоростью, сравнимой со скоростью света.
- Проект для измерения расстояний до внегалактических объектов при помощи спутников в дальних областях Солнечной системы.
- Сеть интерферометров на поверхности Луны.
- Технология эффективной переработки воды в кислород и водород для длительных космических путешествий.
- Концепт ядерного изотопного двигателя для повышения скорости и маневренности космических аппаратов.
- Проект масштабной добычи приповерхностного водяного льда на Марсе с целью поиска в нем внеземной жизни.
- Система очистки марсианской воды от токсичных перхлоратов.
- Концепт легких оптоволоконных устройств для создания орбитальных антенн.
- Лаборатория для изучения гибернации живых организмов на борту МКС.
- Идея сбора и доставки на Землю образцов с поверхности Венеры.
- Использование тритиевых батарей для аппаратов на Южном полюсе Луны.
- Космические хранилища криогенного топлива для полетов на Марс.
ЧТО БЫЛО ОДОБРЕНО В МАЕ?
В начале этого месяца одобрение получили шесть проектов, которые получили финансирование в рамках второй фазы — то есть НАСА заинтересовалось в деталях реализации проектов. Ранее все эти концепты уже успешно прошли первую фазу NIAC.
В числе финалистов этого года:
С футуристической идеей лунной «железной дороги» выступили инженеры Лаборатории реактивного движения НАСА. Подобную инициативу они предложили, ориентируясь на планы НАСА создать базу на Луне в 2030-х.
Железной дорогой технологию можно назвать очень условно. Фактически это лежащие прямо на лунном реголите полосы, над которыми будут левитировать магнитные транспортные капсулы. Таким образом, просто выстилая Луну пленкой, генерирующей электромагнитную тягу, ученые надеются избежать масштабного строительства на Луне и создать эффективный, не подверженный износу из-за лунной пыли, способ транспортировки. Ожидается, что роботы FLOAT смогут транспортировать до 30 кг груза со скоростью в 0,5 м/с.
Авторы проекта FLUTE озадачились вопросом: как решить проблему стоимости космических телескопов, способных изучать далекие объекты — например, экзопланеты и ранние галактики? Развитие астрофизики потребует новых данных о таких объектах; это в свою очередь потребует строительства новых телескопов — более крупных, а значит, и более дорогих.
Ученые предложили создать обсерваторию, которая, в теории, окажется заметно дешевле традиционных телескопов. Зеркало предлагаемой обсерватории будет состоять из ионных жидкостей; технология жидких зеркал хоть и не является новой, но ее применение в космической инженерии пока ограничено.
Чтобы концепция была осуществимой для реализации в ближайшие 15-20 лет, а стоимость оставалась реалистичной, инженеры FLUTE ограничили диаметр главного зеркала «всего» 50 метрами. Для сравнения — диаметр зеркала космической обсерватории «Джеймс Уэбб» составляет 6,5 метров.
GO-LoW — еще один проект космической обсерватории, которая, в отличие от FLUTE, интересна не размерами телескопов, а их количеством. Авторы проекта предлагают создать целый рой телескопов, который будет выведен на одну из точек Лагранжа (локацию, в которой аппараты смогут оставаться неподвижно относительно Земли и Солнца).
Тысячи маленьких устройств будут собирать данные так, как это бы делал один гигантский телескоп. Основная задача GO-LoW — измерение низких частот, наблюдать за которыми с Земли сложно из-за ионосферы нашей планеты. Как говорят авторы проекта, измеренные таким образом низкие частоты помогут лучше понять магнитные поля экзопланет и звезд, межзвездную и межгалактическую среду и других элементы нашей Вселенной.
Инженеры Howe Industries из Аризоны занимаются разработкой плазменной ракеты PPR (Pulsed Plasma Rocket), которая, как они надеются, станет прорывом в космических путешествиях.
Концепт предполагает, что ракета сможет генерировать тягу до 100 тысяч ньютонов при помощи ядерной установки. В основе технологии — образование на борту ракеты плазмы за счет расщепления атомных ядер (изначально предполагалось использовать ядерный синтез, но деление ядер ученые посчитали более эффективным).
Если подобную технологию удастся реализовать, то Howe Industries обещают пилотируемые полеты к Марсу всего за два месяца. Для сравнения — в настоящий момент аппаратам требуется до девяти месяцев для подобных полетов.
Стивен Полли из Рочестерского технологического института в свою очередь пытается найти новые способы генерации энергии для космических миссий. Аргументируя свою идею тем, что небольшие аппараты будущего не смогут нести на дальние расстояния громоздкие солнечные и ядерные энергосистемы, он предложил использовать терморадиационные генераторы.
Сейчас космические аппараты используют чаще всего два вида генерации энергии — солнечные панели или РИТЭГ (радиоизотопные генераторы — обычно используются там, где мало солнечного света). Новый проект предлагает нечто среднее — терморадиационную ячейку. Технология заключается в том, что сначала радиоизотопный элемент вырабатывает инфракрасное излучение, которое фотоэлементы (по типу солнечных батарей) превращают в электричество для самого аппарата.
Проект SCOPE расшифровывается как ScienceCraft for Outer Planet Exploration — то есть «Научный корабль для исследования планет внешней Солнечной системы».
Авторы проекта планируют нанести датчики, работающие на основе квантовых точек (так называется особый тип полупроводников) на всю площадь солнечного паруса, объединив таким образом космический корабль и научный инструмент в единое целое. Распределение сенсоров по большой площади позволит аппарату более эффективно переносить научные инструменты через космическое пространство.
Это, по словам инженеров, будет особенно полезно при изучении дальних частей Солнечной системы. В частности, они предложили отправить SCOPE к Тритону — крупнейшему спутнику Нептуна.
Эти проекты находятся лишь на ранних стадиях своей разработки. Далеко не факт, что НАСА когда-либо воплотит их в жизнь, однако сами концепции могут подтолкнуть развитие всей космической отрасли.
Почитать о космических запусках, которые ожидаются в этом году, вы можете в нашей январской статье.
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: 2024 в космосе: главные американские запуски этого года