Cuando se trata de tecnología espacial, puede parecer que no ha sucedido nada significativo desde el alunizaje hace cuatro décadas. Pero si desea imaginar cómo se desarrollará la exploración espacial en las próximas décadas, solo debe prestar atención al poco conocido programa de conceptos avanzados innovadores (NIAC) de la NASA. Los especialistas empleados en él están estudiando el tema de la financiación de ideas avanzadas que, según la agencia espacial estadounidense, podrían abrir nuevas posibilidades para explorar el sistema solar.
“La misión del NIAC es dar una oportunidad a proyectos audaces e inusuales que se consideran demasiado riesgosos”, dice el Dr. Jay Katker, director del programa del NIAC. Desde 2011, el programa ha asignado fondos significativos cada año a proyectos que podrían conducir a un progreso tecnológico significativo. Hay muy pocas restricciones. Las ideas financiadas abarcan muchas áreas, desde sistemas robóticos avanzados hasta las soluciones de ingeniería avanzadas necesarias para enviar humanos a Marte. “Recibimos cientos de solicitudes cada año, y cada vez hay ideas asombrosas en las que nadie había pensado antes”, dice Volker.
Hemos seleccionado 10 proyectos que recientemente han recibido luz verde en forma de subvenciones CANI. Pueden pasar muchos años antes de que se muestren en el espacio, pero aún así vale la pena conocerlos. Se presentan en orden ascendente de nuestras calificaciones …
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Rover con resorte
Cohetes, paracaídas y cojines de aire hicieron posible que varios rovers aterrizaran en Marte. Pero la próxima generación de robots exploradores planetarios podría realizarse utilizando una tecnología completamente diferente. El Dr. Vytas SunSpiral y sus colegas de la NASA están considerando enviar un robot a Titán, la luna de Saturno, que consistirá enteramente en varillas unidas por cables estirados. Una estructura tan "tensa", equipada con equipo científico, no requiere paracaídas ni airbag. “La estructura en sí es lo suficientemente flexible como para absorber la energía del impacto durante el aterrizaje y proteger la carga útil”, explica Sunspiral. Y también proporciona movilidad. “Después de aterrizar, acortando y alargando los cables, puede rodar explorando el planeta.
Astronautas hibernando
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La idea de hibernar a los astronautas durante misiones interplanetarias extendidas se ha explotado continuamente en la ciencia ficción. Desde 2001 Space Odyssey hasta Avatar, los sofisticados sistemas de soporte vital se están convirtiendo en una imagen visible de las tecnologías espaciales altamente avanzadas del futuro. Pero incluso ahora, cuando se considera a Marte como el lugar de futuras actividades pioneras, algunos ya están trabajando para utilizar la idea de ciencia ficción de la hibernación en la realidad. El Dr. John E Bradford, presidente de la empresa estadounidense SpaceWorks Engineering, que ha recibido financiación para investigar esta tecnología prometedora, explica: “En resumen, queremos que la tripulación que va a Marte duerma profundamente durante seis o nueve meses. ese es el tiempo que dura el vuelo entre la Tierra y Marte.
La técnica de "sueño profundo" que está investigando el equipo de SpaceWorks se conoce como terapia hipotérmica. “Se usa regularmente para tratar lesiones graves”, dice Bradford. "Para inducir este estado de hibernación, es necesario bajar la temperatura corporal central en 3-5 ° C e introducir un sedante suave". Esto es muy diferente del proceso de congelación de astronautas, que se muestra en las películas, enfatiza Bradford. “No nos dedicamos a la criopreservación y no intentamos detener todos los procesos moleculares. Nuestro objetivo es poder mantener a la tripulación inactiva en un espacio confinado durante cierta parte de la misión ".
Para mantener vivos a los astronautas, el equipo está estudiando las aplicaciones médicas de esta tecnología. “Los pacientes son alimentados y regados por vía intravenosa con soluciones acuosas. Este método se llama nutrición totalmente parenteral y se usa regularmente para mantener la existencia humana durante largos períodos de tiempo en el tratamiento de pacientes con cáncer”, dice Bradford.
Hay una serie de ventajas en mantener a la tripulación dormida durante un viaje espacial prolongado, dice Bradford: “Si la tripulación se encuentra en este estado, el volumen de espacio habitable puede reducirse significativamente. Esto finalmente reduce la masa total de la nave espacial que se lanza. El espacio habitable será un módulo muy pequeño, diseñado para cuatro o seis miembros de la tripulación, cada uno de los cuales se encuentra en su propia cámara de hibernación. Cuando la tripulación está despierta, necesitan un espacio para vivir en el que puedan cocinar y comer, hacer higiene y ejercicio, dormir, divertirse e investigar.
También puede ser beneficioso para el bienestar de los astronautas. “En una expedición a Marte, un pequeño grupo de personas estará confinado en un espacio muy pequeño durante períodos prolongados de tiempo bajo mucho estrés y sin la capacidad de interrumpir el vuelo en caso de problemas”, explica Bradford. "Muchas dificultades se alivian si la tripulación se acuesta durante un período de estrés creciente y, posiblemente, aburrimiento".
Sin embargo, se requiere mucha investigación para que esta tecnología sea aplicable en el espacio. "En última instancia, creo que este se convertirá en el modo principal de viaje interplanetario", dice Bradford. - Imagínense que van a dormir y despertar en 6 meses ya en Marte. ¡No es tan malo!"
Impresión espacial 3-D
Los primeros astronautas en explorar Marte se enfrentarán a peligros. Además de la radiación en el espacio y en el planeta mismo, tendrán que vivir en un puesto de avanzada distante sin la posibilidad de suministros operativos si es necesario. Si una parte vital de la nave espacial se rompe mientras está en la superficie, no habrá nadie para entregar una de repuesto. El proyecto NIAC Thrifty Air Biomaterials podría ser la solución. Explora cómo las células vivas se pueden usar en combinación con la impresión 3D para crear partes de naves espaciales, materiales de construcción y posiblemente incluso tejido humano.
Tren de aterrizaje plano
Se necesitaron años de planificación e ingeniería de vanguardia para preparar el complejo procedimiento de aterrizaje para el Laboratorio de Ciencias Curiosity Mars de la NASA en 2012. El éxito de la misión dependía del perfecto funcionamiento de los sistemas de aterrizaje. Hoy, Curiosity nos trae imágenes únicas de uno de los lugares científicamente más interesantes del Planeta Rojo. Pero hay una forma mucho más sencilla de explorar muchos rincones más interesantes del sistema solar. El Proyecto de aterrizaje planetario 2D está explorando las tecnologías necesarias para crear una variedad de dispositivos gruesos que se pueden esparcir por un planeta, satélite o asteroide. Cada uno de estos dispositivos, de sólo unos pocos milímetros de espesor, cubrirá un área de aproximadamente un metro cuadrado; Llevará un panel solar, electrónica de comunicación,así como sensores de radiación, viento y temperatura.
Además, puede instalar sutiles instrumentos científicos en él para estudiar el entorno inmediato. Se pueden enviar hasta 50 de estos dispositivos al objetivo en un vuelo. Cuando se lanzan varios vehículos de reentrada 2D, es posible que no sea el peso el que aterrice con éxito. Esto es aceptable, explica el líder del proyecto, el Dr. Hamid Hemmati. “También permite aterrizar en zonas de alto riesgo que, sin embargo, son de gran interés geológico.
Aparato de asalto de robo
Los rovers y las naves espaciales en órbita son buenos para explorar el sistema solar y entregar muestras de suelo de mundos distantes. Entre tanto, entregar muestras a la Tierra no es fácil. Si bien fue posible lanzar la sonda sin problemas, tiene un largo camino hacia la meta, un arriesgado aterrizaje, despegue y regreso por la atmósfera terrestre. Pregúntele al equipo de Génesis de la NASA cómo se siente. El dispositivo recogió con éxito muestras de viento solar en una ruta espacial con una longitud de 32 millones de km, y al final se estrelló contra la superficie de la tierra a una velocidad de 320 km / h en el desierto de Utah debido a los paracaídas sin abrir.
Ahora, un grupo dirigido por el profesor Robert Wingley de la Universidad de Washington en Seattle (EE. UU.) Está explorando la posibilidad de utilizar técnicas de abordaje para el muestreo. La idea es que, sobrevolando un asteroide o satélite, dejen caer penetradores conectados con la nave espacial con hilos largos sobre su superficie. “Para los asteroides, necesitará un filamento de solo unos pocos kilómetros de largo y quizás decenas de kilómetros para los satélites”, explica Wingley. Una vez que los penetradores golpean la superficie, recogen la sustancia en la cápsula para devolver las muestras. Luego, esta cápsula se tira de una cuerda a la sonda y se envía de regreso a la Tierra. "Esta técnica proporcionará un gran avance en la comprensión del origen del sistema solar", dijo Wingley.
Robots de construcción en órbita
Los científicos llevan mucho tiempo pintando imágenes de estructuras orbitales gigantes y naves espaciales con enormes paneles solares flotando en el sistema solar. Cuesta dinero astronómico lanzar estructuras tan colosales al espacio y, como vimos con la ISS, la mayor parte del trabajo de instalación requiere la participación de astronautas.
El Dr. Robert Hoyt y sus colegas de Tethers Unlimited están explorando actualmente una forma de solucionar estas dificultades. La idea es lanzar estructuras capaces de autoensamblarse en órbita. Los autores lo llaman SpiderFab ("fabricante de arañas"). “Estamos desarrollando un proceso en el que los materiales se lanzan al espacio en forma de carretes o rollos de cinta, y luego estos materiales se procesan para crear las estructuras necesarias”, explica Hoyt. Al combinar la robótica con la tecnología de impresión 3D, el grupo espera comenzar con los diseños orbitales más simples y luego pasar al desarrollo de elementos para naves espaciales de próxima generación. "Los vuelos tripulados dentro del sistema solar requieren enormes estructuras para desplegar matrices de paneles solares, escudos de radiación y otros componentes críticos", dijo Hoyt.“Poder lanzar materiales en forma compacta, como una bobina de fibra o un contenedor de polímero, nos permitirá utilizar cohetes de menor tamaño y costo”.
Velero rover
Venus tiene mala reputación, y con razón. Las lluvias de ácido sulfúrico, la enorme presión atmosférica y una superficie caliente con una temperatura de aproximadamente +460 ° C lo hacen extremadamente inhóspito. El último lugar al que desea enviar un vehículo autopropulsado. Sin embargo, los científicos planetarios están a punto de hacer esto e incluso quieren equiparlo con una vela. Sí, a vela. Como parte del programa NICA, los científicos de la NASA están investigando la posibilidad de enviar un velero terrestre a un segundo planeta desde el Sol. El dispositivo podría rodar por las llanuras de lava relativamente planas de Venus con una ligera brisa, dicen los desarrolladores. Si todo sale como debería, el rover Venus puede funcionar durante aproximadamente un mes, creen.
Reflectores de luz solar
Si alguna vez regresamos a la luna, uno de los lugares que nos interesan es el área alrededor del cráter Shackleton. La parte interior del cráter está constantemente oculta por las sombras y su eje está iluminado por el sol casi todo el tiempo. El suelo en el interior podría contener hielo que sería necesario para una futura base lunar, y el pozo sería un lugar ideal para albergar paneles solares. Sin embargo, será difícil explorar las profundidades del cráter Shackleton y formaciones similares en otros cuerpos celestes debido a la oscuridad. El proyecto Transformers for Extreme Environments propone cambiar esto con vehículos autónomos livianos capaces de reflejar la luz del sol en la oscuridad. El diseño similar al origami se puede utilizar para iluminar el fondo de un cráter, calentar una superficie y para comunicarse.
Robots submarinos
Escondido bajo la superficie de Europa, la luna de Júpiter, hay un vasto océano de agua líquida. Este es el sueño de un astrobiólogo. Lo que se puede hacer para investigarlo está siendo determinado actualmente por un proyecto CANI dirigido por el Dr. Leigh McCue de la Universidad Politécnica de Virginia (EE. UU.).
Según el plan del grupo, deberían enviarse tres vehículos de descenso a la superficie de Europa. Cada uno de ellos estará equipado con un criobot que se derretirá a través de la corteza de hielo hasta que se encuentre en el océano subglacial. Los tres criobots lanzarán planeadores capaces de moverse a través del agua, explorando el océano en detalle. “El océano de Europa es el lugar más probable del sistema solar donde se podría encontrar vida extraterrestre”, dijo McKew. - Me inspira mucho; la exploración de hielo en Europa podría cambiar la forma en que pensamos sobre la vida.
