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Die NASA erwägt einige wilde Zukunftstechnologien

Das TitanAir-Konzept zur Erkundung des Saturnmondes Titan.

Das TitanAir-Konzept zur Erkundung des Saturnmondes Titan.
Illustration: Quinn Morley

Die Zukunft der Weltraumforschung erfordert große Ideen, und die NASA hat nichts dagegen, einige der größten Ideen zu berücksichtigen. Das Innovative Advanced Concepts (NIAC)-Programm der Weltraumbehörde existiert genau zu diesem Zweck und hat die nächste Reihe von Konzepten ausgewählt, die einer ersten Studie würdig sind.

Die letzte Runde der NIAC-Stipendien wurde an 14 Forschungsteams vergeben, von denen jedes 175.000 US-Dollar erhielt, um seine Konzepte weiterzuentwickeln. NASA angekündigt gestern. Von den 14 sind 10 erstmalige NIAC-Empfänger. Dies sind alles Vorstudien der Phase I, die innerhalb von neun Monaten abgeschlossen werden müssen.

„Diese ersten NIAC-Studien der Phase I helfen der NASA festzustellen, ob diese futuristischen Ideen die Voraussetzungen für zukünftige Weltraumforschungsfähigkeiten schaffen und erstaunliche neue Missionen ermöglichen könnten“, sagte Michael LaPointe, Programmleiter für NIAC, in der Erklärung.

Erfolg in Phase I könnte dazu führen, dass einige dieser Konzepte in Phase II übergehen, in der die Forscher mehr Mittel und zwei weitere Jahre erhalten, um ihre ehrgeizigen Pläne weiterzuentwickeln. Nur wenige schaffen es bis zur dritten Basis: Phase III.

NIAC-Zuschüsse decken in der Regel ein breites Spektrum weltraumbezogener Interessen ab. und die Auswahlen für dieses Jahr sind nicht anders. Die NASA findet ein Gleichgewicht zwischen Erd- und Weltraumwissenschaft, Weltraumforschung und, was für die Weltraumbehörde von besonderer Bedeutung ist, der Förderung ihrer Artemis-Agenda, im Rahmen derer die NASA eine nachhaltige und verlängerte Rückkehr zum Mond anstrebt.

Fliegen Sie AirTitan

Zu den auffälligeren Konzepten gehört die AirTitan-Projekt vom Planetenwissenschaftler Quinn Morley von Planet Enterprises ins Auge gefasst. Verschiedene Konzepte zur Erforschung des Saturnmondes Titan wurden entwickelt vorher vorgeschlagenund die NASA ist bereits mittendrin Vorbereitung der Dragonfly-Mission, aber Morleys Idee ist erkennbar das nächste Level. Das autonome AirTitan-Fahrzeug würde sich beim Fliegen in der dichten Atmosphäre des Titan genauso wohlfühlen wie beim Segeln auf seinen Methanseen.

  Künstlerische Darstellung eines Sees am Nordpol des Saturnmondes Titan.

Künstlerische Darstellung eines Sees am Nordpol des Saturnmondes Titan.
Bild: NASA/JPL-Caltech

Morley stellt sich tägliche Flüge für AirTitan vor, da es nahtlos von Wasserfahrzeugen (ähm, Methanfahrzeugen?) zu Flugzeugen übergeht. Zusätzlich zur Probenahme aus der komplexen Atmosphäre von Titan würde die Sonde flüssige Proben sammeln und analysieren. Tatsächlich ist Titan von erheblichem astrobiologischem Interesse, da es möglicherweise präbiotische organische Chemie beherbergt. Allerdings könnten die dicken öligen Seen ein Problem darstellen, aber ein aufblasbarer Flügelliner könnte laut Morley „Elastizität bieten und Probleme mit der Schlammbildung mildern“.

Satelliten-Megakonstellationen für die Astronomie

Die NASA interessiert sich auch für die Großes Observatorium für lange Wellenlängen (GO-LoW)-Konzept, vorgeschlagen von Mary Knapp vom Massachusetts Institute of Technology. Dieses weltraumgestützte Observatorium würde aus Tausenden identischer Satelliten bestehen, die am fünften Erde-Sonne-Lagrange-Punkt (L5) arbeiten. Durch die Suche nach Radioemissionen bei Frequenzen zwischen 100 kHz und 15 MHz könnte das Satellitenarray die Magnetfelder entfernter Exoplaneten untersuchen und felsige Exoplaneten, die unseren eigenen ähneln, entdecken.

Darstellung des Great Observatory for Long Wavelengths (GO-LoW) mit niederfrequenten Vektorsensoren.

Darstellung des Great Observatory for Long Wavelengths (GO-LoW) mit niederfrequenten Vektorsensoren.
Grafik: Maria Knapp

Der „Fail Fast, Fail Cheap“-Ansatz ist eine drastische Abkehr von traditionellen Praktiken“, schreibt Knapp und fügt hinzu, dass „SpaceX und andere Neueinsteiger auf dem Markt für Trägerraketen den Markt durch Fertigungsinnovationen und Wirtschaftlichkeit zu immer niedrigeren Kosten gedrängt haben Maßstab hinter Mega-Konstellationen.“

Pellet-Beam-Antrieb

Die NASA will, dass Artur Davoyan von der University of California, Los Angeles, seinen weiter entwickelt Pellet-Beam-Antriebssystem Konzept, das sich der Maschinenbau- und Luft- und Raumfahrtingenieur als Mittel zum Transport schwerer Raumfahrzeuge zu Zielen im Sonnensystem und sogar in den interstellaren Raum vorstellt. Das vorgeschlagene Antriebssystem würde einen Pelletstrahl verwenden – einen Strahl aus mikroskopisch kleinen Hochgeschwindigkeitspartikeln, die von Lasern angetrieben werden – um Raumfahrzeuge an gewünschte Orte zu schieben. Im Gegensatz zu anderen Konzepten ermöglicht der Pellet Beam den Transport schwerer Raumfahrzeuge, was laut Davoyan „den Umfang möglicher Missionen erheblich erhöht“.

Darstellung des Pellet-Beam-Antriebs für die bahnbrechende Weltraumforschung

Darstellung des Pellet-Beam-Antriebs für die bahnbrechende Weltraumforschung
Grafik: Artur Davoyan

Der Pellet-Beam-Antrieb könnte Nutzlasten in weniger als einem Jahr zu den äußeren Planeten und in etwa drei Jahren zu Entfernungen von mehr als dem 100-fachen der Entfernung Erde-Sonne (au) bringen, behauptet er. Für die aktuelle Studie wird Davoyan die Wirksamkeit der Verwendung des Pellet-Beams zum Transport einer 1-Tonnen-Nutzlast auf 500 AE in weniger als 20 Jahren prüfen. Als Referenz: Pluto ist „nur“ 35,6 AE von der Erde entfernt, während Voyager 2 der NASA, die vor 45 Jahren gestartet wurde, jetzt etwa 133 AE von der Erde entfernt ist.

Eine Sauerstoffpipeline am Südpol des Mondes

Eine Hauptpriorität des Artemis-Programms der NASA ist die Aufrechterhaltung einer nachhaltigen Präsenz auf dem Mond, eine Herausforderung, die die Weltraumbehörde durch ihre Nutzung bewältigen könnte Ressourcen vor Ort, wie die Gewinnung von Sauerstoff aus dem Mondregolith (Boden) und Wassereis. Peter Curreri von Lunar Resources in Houston stimmt zu, aber er ist kein Fan des aktuellen Plans der NASA, wie er erklärt:

Aktuelle finanzierte Bemühungen für in-situ [on-site] Die Sauerstoffgewinnung besteht darin, den Sauerstoff in Druckgasbehälter abzufüllen oder in Dewars zu verflüssigen und zu speichern. Beide Ansätze erfordern den Transport von Tanks oder Dewargefäßen zu verschiedenen Einrichtungen zur Verwendung. Der Prozess, diesen Sauerstoff auf Rovern zu transportieren, ist energieintensiver als der Extraktionsprozess und gilt als der teuerste Aspekt bei der Gewinnung von In-situ-Sauerstoff zur Verwendung auf dem Mond, wenn man bedenkt, wie weit ein Ressourcenabbaugebiet von einem menschlichen Lebensraum entfernt sein wird oder Verflüssigungsanlage.

Stattdessen schlägt Curreri eine Mondpipeline vor, die am Südpol des Mondes gebaut werden soll, da sich dort das meiste Wassereis des Mondes befindet. Das Konzept erregte die Aufmerksamkeit der NASA, was zu einem Forschungsstipendium der Phase I führte.

Darstellung der lunaren Südpol-Sauerstoffpipeline.

Darstellung der lunaren Südpol-Sauerstoffpipeline.
Bild: Peter Curri

Die Pipelines würden den Siedlern ständigen Zugang zu wertvollem Sauerstoff bieten und gleichzeitig verstreute Siedlungen verbinden. „Eine Mondpipeline wurde noch nie angestrebt und wird den Betrieb auf der Mondoberfläche für das Artemis-Programm revolutionieren und Kosten und Risiken reduzieren“, sagt Curreri.

Züchten von Ziegeln auf dem Mars

Die NASA hat auch den Mars im Visier und möchte, dass Congrui Grace Jin, eine Ingenieurin von der University of Nebraska-Lincoln, ihre Idee für den Anbau von Ziegeln auf dem Mars konkretisiert, anstatt sie von der Erde zu importieren. In der Tat müssen Siedler Strukturen auf dem Mars bauen, aber das würde den Start von Materialien auf separaten Missionen erfordern, was die Kosten erhöht. Praktischer gesagt, schlägt Jins Forschung „vor, dass, anstatt vorgefertigte Einrichtungselemente zum Mars zu verschiffen, die Einrichtung von Lebensräumen durch den Bau vor Ort unter Verwendung von Cyanobakterien und Pilzen als Baustoffe realisiert werden kann“.

Diese Mikroben würden überredet, Biomineralien und Polymere zu erzeugen, um den Regolith des Mars zu Bausteinen zu verkleben. „Diese selbstwachsenden Bausteine ​​können später zu verschiedenen Strukturen wie Böden, Wänden, Trennwänden und Möbeln zusammengesetzt werden“, schreibt Jin.

Dies sind nur einige der 14 Konzepte, die von der NASA für das diesjährige NIAC-Stipendium ausgewählt wurden. Sie können mehr über die anderen Forschungsanträge erfahren hier. Und um es klar zu sagen, diese Konzepte wurden nicht als tatsächliche Projekte genehmigt – sie müssen alle noch den Schnüffeltest der NASA bestehen. Etwas und möglicherweise alle dieser Ideen mag am Weinstock sterben, aber diese Art von Spekulationen sind immer lohnenswert und eine Vorschau auf das, was eventuell möglich sein könnte.


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