据外媒报导,从《星际迷航》(Star Trek)中的便携式医疗扫描仪到《天穹众多》(The Expanse)中的外星农场,科幻小说常常为NASA和其他太空组织的未来研究供给构思。美国宇航局(NASA)正通过其立异先进概念(NIAC)项目招募研究人员评论相似的科幻主意,其间有些很或许在未来20年成为实践。
十年前,在火星上操作直升机飞翔或布置月球车制作月球冰图好像都是遥不行及的愿望,但火星直升机本年早些时候就现已升空,而月球车也在方案阶段。现在,NIAC项目的会议组织者现已征集了更多探究性项目提案,其间有些终究或许会得到NASA的赞助。
NIAC项目主管杰森·德莱斯(Jason Derleth)说:“咱们出资的是长时刻的、看似遥不行及的技能,其间大多数或许不会见效。但假如它们取得成功,全部都或许为之改动。这是高风险、高回报的出资组合,与风险出资没什么差异。”
德莱斯还称,这个项目的要点不是渐进式开发,而是寻求改动游戏规则的技能,这些技能比现在最先进的技能还要好上十倍。他将其比作美国国防部部属研制组织DARPA,后者也探究极具投机性的概念,但却协助开发了现代互联网前驱以及其他立异。
到现在为止,本年会议评论的提案,比方发射可折叠空间站或宇航员休息地的新办法,或许从其他国际提取资源,都围绕着这样理念进行,即为了支撑绵长的太空游览,有必要充分运用每次火箭发射。
未来的太空游客将需求更多资源来保持生计,需求维护性设备,需求燃料来支撑更远的游览或回家。得克萨斯大学埃尔帕索分校航空工程师阿米莉亚·格雷格(Amelia Greig)说:“这给咱们留下了两个挑选:榜首,把全部东西都带上,就像你要去沙漠徒步游览相同;第二,寻觅新的、有构思的办法来运用现有的全部。”
为了协助创造性地从头运用月球资源,格雷格和她的搭档们提出了一种名为“烧蚀弧采矿”技能,这种技能能够吸收水冰以及能够用作修建资料的各种金属。她在讲演中说:“这就像是用可控的闪电来挖掘月球资源。”
在格雷格的设想中,她描绘了面包车巨细的月球匍匐器,并以《星球大战》(Star Wars)中的沙地履带车命名。这种匍匐器会自己挑选地址,然后布置环形设备,前端与地上平行。电弧会划过直径可达一米的圆环,将月球外表的颗粒撕裂。这些粒子带电后,能够依据机器的电磁场进行移动和分类。通过这种办法,单台设备就能够在一个容器中装满水,另一个容器中装满附着在其他元素上的氧气,在其他容器中装入硅、铝或其他金属颗粒,而不是只局限于挖掘一种资源。
可是,就像全部前期的概念相同,“烧蚀弧采矿”技能也面对着有必要战胜的实践应战。举例来说,月尘或许会卡在匍匐器内从而构成问题,为此机器有必要防尘。为了寻觅水冰,匍匐器还有必要移动到缺少光照的陨石坑中,那里含有质量约为6%的水,但极端冰冷和漆黑。
为此,匍匐器的电子设备有必要设计成能在那些高低的条件下作业,并运用非太阳能电源。此外,宇航员或许很难监督它们,尽管他们能够在陨石坑边际监督采矿进程。NASA估量,月球上的永久居民点每年需求大约1万公斤的水,这将需求至少20辆匍匐器四处游荡,逐步搜集这些补给,除非这项技能有其他弥补。现在,格雷格期望在几年内能测验更小的匍匐器演示版别。
太空采矿项目也引发了道德问题。例如,科学家和其他人忧虑,在月球上采矿或许会永久改动月球在夜空中的外观。但格雷格指出,“烧蚀弧采矿”技能对环境的影响看起来不会像地球上那样大。并且矿区或许会分散开来,或使某些陨石坑更深些。至于可持续性开展问题,她说:“有满足的水供人类寓居数百年。”
作为月球游览和深空探险的潜在发射点,NASA提议树立绕月球运转的空间站,名为Lunar Gateway。但卡内基梅隆大学的机器人专家扎卡里·曼彻斯特(Zachary Manchester)以为,火箭的尺度究竟有限,几乎没有为月球空间站发射大型结构的或许。假如你想要发射比火箭整流罩更大的东西,最多只能有几米长,有必要用多枚火箭发射,并在轨道上拼装,比方国际空间站。或许它有必要以某种办法被紧缩,然后以某种办法向外扩展。
在最新会议上,曼彻斯特和华盛顿大学机械工程师杰弗里·利普顿(Jeffrey Lipton)提出了合适被塞入狭小空间发射的空间站。抵达太空后,它会主动打开,就像折纸那样,变成一个全尺度的太空修建,大约比折叠时的尺度大150倍。初步设计包含由钛、铝或其他金属制成的多接头结构。
因为未来的宇航员或许会在空间站上逗留很长时刻,它将需求旋转来发生人工重力,以避免长时刻处于零重力状况对健康的有害影响。但人类对旋转很灵敏,没有人总想待在旋转木立刻。曼彻斯特说:“假如你企图制作一个旋转的太空休息地,仅有不会让人感到晕厥的办法便是以每分钟两圈的速度旋转。”
曼彻斯特以为,要发生相似地球的重力,这样的空间站直径需求抵达1000米。但是,将如此巨大的修建塞进狭小的空间中,直到它被布置起来,这将是个严重的工程应战。此外,为了使他们的主意成为实践,曼彻斯特和利普顿终究需求弄清楚怎么使折叠空间站在打开进程不被缠住,尽管该结构稀有千个接头。
就像为远程公路游览打包那样,NASA在将月球或火星结构所需的全部都安装到火箭上时,也将面对相似的应战。为了减轻负担,有些科学家主张运用火星岩石作为3D打印结构部件的资料。但NASA部属艾姆斯研究中心的天体生物学家林恩·罗斯柴尔德(Lynn Rothschild)有彻底不同的主意,她期望用蘑菇制作这样的设备,或许她所说的“真菌结构”。她说:“不起眼的蘑菇能够供给令人难以置信的修建资料。它彻底是天然的,是终极的绿色修建。”
尽管真菌能够用来扶植资料,以制作宇航员能够用来制作的真实砖块和砂浆,但最好的太空休息地在他们抵达之前就会拼装好。罗斯柴尔德的团队主张是发射着陆器,该着陆器将包含塑料支架和真菌菌丝体,即构成真菌根部结构的白色细丝。
支架将是由方形空心塑料单元组成的格子,层层缝合,构成终究设备的形状。在火星上,它或许会胀大到车库巨细。运用水和氧气(至少部分或许来自火星),真菌会沿着这些缝合线成长,并填满格子,终究将帐子状的结构变成老练的太空修建。
罗斯柴尔德以为,有些暗色真菌乃至能够协助增强抵挡太空辐射的才能。她说:“它们看起来有点儿厌恶,但这种黑色色素往往能维护真菌和休息地里的人免受辐射的损伤。”她期望在未来几年内向国际空间站发送演示原型。
与月球不同,火星或许从前合适生命生计。因而,罗斯柴尔德正在设计支架,以避免任何或许危及火星生命和环境的真菌逃到外面。NASA最不期望的便是,在寻觅其他星球生命时,成果却发现了来自地球上的东西。在罗斯柴尔德的设计中,真菌基本上处于“双层袋装”状况,即在塑料格子里多加了防护层,以保证它们都留在里边。
为了处理这些问题,太空组织请来了行星维护专家,比方NASA部属喷气推进实验室生物技能和行星维护小组主管穆格加·库珀(Moogega Cooper),他在NIAC会议上讲话称:“在任何你或许与液态水互动的当地,你的探究必定会引起咱们的留意。究竟哪里有水,哪里就或许有生命。”美国是《外层空间公约》的开始签署国之一,该公约要求每个想要向外星国际发射使命的太空组织或公司,都有必要保证航天器和飞船上的全部设备通过消毒。
尽管NIAC项目每年的预算只要850万美元,但它支撑了许多探究性项目。在本次会议上提出的某些主意或许会进入下一阶段,或许或许会被其他组织或私营公司采用,比方新近的一项提议,即用激光将智能手机巨细的航天器面向另一个恒星体系,这激发了私营企业Breakthrough Starshot的构思。库珀说:“全部这些概念都在推进咱们的了解,它们真的能让咱们把科幻小说中的场景变成实践。”(小小)