美國宇航局準(zhǔn)備深入研究未來太空技術(shù)

北京時間3月8日消息，美國宇航局選擇了16項未來太空技術(shù)概念，準(zhǔn)備進(jìn)行深入研究。

據(jù)悉，美國宇航局已批準(zhǔn)了“NASA創(chuàng)新先進(jìn)概念（NIAC）”項目的資金申請，美國宇航局選擇了16項未來太空技術(shù)，如下：

1、月球柔性膜懸浮鐵道（FLOAT）

該項目希望建造月球第一個鐵道系統(tǒng)，它將提供安全可靠、自動高效的運(yùn)輸方式，可實現(xiàn)有效載荷在月球表面上運(yùn)輸。

為實現(xiàn)以上運(yùn)輸需求，需要在月球表面建造柔性膜懸浮鐵道（FLOAT），由太陽光線照射供電，其軌道網(wǎng)絡(luò)可以卷起或者重新部署，適應(yīng)不斷變化的月球基地任務(wù)。

2、傳感功能獨(dú)立微型游泳機(jī)器人（SWIM）

為了抵達(dá)這些地外海洋世界，美國宇航局正在開發(fā)“探索木衛(wèi)二地下海洋（SESAME）”等級的熱機(jī)械鉆探機(jī)器人。

SWIM系統(tǒng)包括厘米等級、3D打印可游泳的微型機(jī)器人，裝配微電子系統(tǒng)（MEMS）傳感器，由微型致動器驅(qū)動，采用超聲波無線遙控。

3、被動擴(kuò)展偶極子陣列月球探測儀（PEDALS）

被動擴(kuò)展偶極子陣列月球探測儀（PEDALS），可以從不同的空間位置測量廣泛而連續(xù)的深度范圍，這是之前探地雷達(dá)裝置無法實現(xiàn)的，未來可以在各種月球勘測任務(wù)中使用。

4、太陽系驛馬快信系統(tǒng)

太陽系驛馬快信系統(tǒng)使用光學(xué)通信，每年至少接收一次測量系統(tǒng)1-3千萬億字節(jié)的數(shù)據(jù)，之后衛(wèi)星將朝向地球方向運(yùn)行，近距離快速傳輸數(shù)據(jù)，可以作為深空網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和人類探索后勤網(wǎng)絡(luò)的先驅(qū)。

5、支持早期地外行星著陸及操作的風(fēng)化層自適應(yīng)修正系統(tǒng)

“風(fēng)化層自適應(yīng)修正系統(tǒng)（RAMs）”是為選擇性加固和融合月球表面天然材料而設(shè)計的，適合在早期著陸時支持部署工作，但也可以用于月球和火星定居點(diǎn)建成后進(jìn)行更成熟的建設(shè)活動，還提供額外的地下風(fēng)化層穩(wěn)定劑，提供了額外的承載能力。

6、通過SCATTER探索天王星

“發(fā)射電磁輻射持續(xù)立方體衛(wèi)星勘測活動（SCATTER）”可使飛船在前往天王星的長時間深空任務(wù)中間歇性部署探測器，使科學(xué)家通過單個探索任務(wù)來增強(qiáng)科學(xué)測量，例如：磁場梯度，從而更好地了解天王星這顆冰巨星，該行星是太陽系內(nèi)很少被勘測的行星之一。

7、電弧燒蝕開采的就地資源利用

一個運(yùn)行良好的采礦系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括水資源開采和收集，同時也應(yīng)該盡可能多地采集其他當(dāng)?shù)夭牧?。使用電弧燒蝕表面材料會產(chǎn)生自由電離粒子，通過電磁場輸送到相關(guān)的收集器，每種材料類型的收集器，可以并行使用能為人類太空探索活動提供多樣化、高效率和廣泛覆蓋的原位資源利用。

8、部署千米等級的太空結(jié)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)太空基地產(chǎn)生的人造重力會對人體造成諸多不良反應(yīng)，為了在1-2RPM（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）的轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生接近1g的人造重力環(huán)境，需要一種千米等級的太空結(jié)構(gòu)。

為了解決該問題，研究將利用機(jī)械超材料取得的最新進(jìn)展，設(shè)計一種輕質(zhì)量部署結(jié)構(gòu)，膨脹率達(dá)到150倍以上?？刹渴鹪讷C鷹重型火箭整流罩中，在太空軌道上進(jìn)行伸展，達(dá)到長度1千米以上的最終尺寸，而不需要復(fù)雜的在軌組裝或者制造，適用于類似“月球軌道空間站”的概念設(shè)計，1千米以上等級的可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)將成為大型旋轉(zhuǎn)太空站主干部分。

9、自主深井鉆孔機(jī)器人

自給自足的機(jī)器人可以自動在鉆井上下移動，這些機(jī)器人被稱為“鉆井機(jī)器人（borebots）”，長度大約1米。

鉆井機(jī)器人由探測器面板上簡單線性致動器移動到指定位置的管子中進(jìn)行部署，鉆孔機(jī)器人在每次勘測中會鉆探150毫米深，然后將冰芯分離出來，通過鉆孔向上移動將其帶到表面。

10、適用太陽系目標(biāo)攔截及樣本采集的航天推進(jìn)器（采用緊密、超功率高密度放射性電池）

放射性同位素電子推進(jìn)器，由新型可充電原子電池（CAB）提供動力，采用該推進(jìn)器的航天器飛行速度很快，能夠勘測太陽系外天體，并收集樣本，并在10年之內(nèi)返回地球。

樣本采集數(shù)據(jù)和星際天體數(shù)據(jù)可能從根本上改變我們對宇宙以及地球所在位置的認(rèn)知觀點(diǎn)，在過去3年里，有兩顆太陽系外天體（Oumuamua和C/2019 Q4）已經(jīng)穿越太陽系，我們必須做好準(zhǔn)備勘測下一個進(jìn)入太陽系的系外天體。

11、輕量級太陽帆（APPLE）

輕量級太陽帆是一種能在低質(zhì)量、快速運(yùn)行的太空平臺上執(zhí)行深太陽系任務(wù)的架構(gòu)，能適用完成最新太空探索任務(wù)，新太陽帆飛行速度快，并能抵達(dá)太陽系遠(yuǎn)端。

12、使用原位推進(jìn)劑返回土衛(wèi)六樣本

利用土衛(wèi)六表面物質(zhì)制成揮發(fā)性推進(jìn)劑，將實現(xiàn)對行星科學(xué)、天體生物學(xué)和理解生命起源的巨大科學(xué)價值的回歸，同時，這比其他樣本返回任務(wù)（距離大小和能量等級）的難度大一個數(shù)量等級。

13、洞穴機(jī)器人：在火星洞穴中執(zhí)行移動操作任務(wù)的小型機(jī)器人

該項目目標(biāo)是開發(fā)一種任務(wù)架構(gòu)，其中包括一個遠(yuǎn)程爬行機(jī)器人、錨定位置的機(jī)器人，它可以使用延伸吊桿進(jìn)行移動操作，在行星洞穴復(fù)雜地形中探索采樣，尤其適用于執(zhí)行火星探索任務(wù)，這款機(jī)器人被命名為“洞穴機(jī)器人”，使用可伸縮吊桿作為操作臂，是一種高度可重構(gòu)機(jī)械裝置。

據(jù)悉，該機(jī)器人設(shè)計匯集了美國斯坦福大學(xué)自主機(jī)器人、機(jī)器人操作、機(jī)械設(shè)計、仿生抓取和地質(zhì)行星科學(xué)領(lǐng)域的跨學(xué)科專家團(tuán)隊。

14、“遠(yuǎn)視天文臺”：原地制造月球遠(yuǎn)端射電天文臺

該項目將進(jìn)行遠(yuǎn)端對接的系統(tǒng)級研究，研究如何在月球遠(yuǎn)端利用風(fēng)化層材料建立一個龐大的低頻（5-40兆赫茲）射電天文臺，它被稱為“遠(yuǎn)視天文臺”，將利用原地制造技術(shù)，并有時采用地球上進(jìn)行的系統(tǒng)升級，通常情況下該天文臺會長期使用，它與地球發(fā)射的完整天線陣任務(wù)相比，其成本更低、使用壽命更長。

開發(fā)月球表面基礎(chǔ)設(shè)施（電力系統(tǒng)、能量存儲系統(tǒng)、空間制造資產(chǎn)、空間采礦資產(chǎn)），從而實現(xiàn)未來月球表面科學(xué)和商業(yè)任務(wù)，從風(fēng)化層加工活動中提取和提煉氧氣和金屬，用于未來月球前哨基地和其他空間制造，以及人類在月球表面和航天活動。

15、通過小行星播種真菌來為太空棲息地創(chuàng)造土壤

任何大型、長期的太空棲息地都需要自己種植大部分食物和回收營養(yǎng)物，科學(xué)家擬議的一個太空棲息地設(shè)計是旋轉(zhuǎn)的圓柱體，從而創(chuàng)造出人造重力，最多可容納8000人，用于小行星采礦、空間制造和研究等目的，該棲息地是為了實現(xiàn)食物充足，同時具備綠色空間，既支持宇航員的心理健康，又能作為生命支持系統(tǒng)的一部分。

16、光線反射鏡

光線反射鏡是一個在月球表面發(fā)電和分配能量的新概念，它利用卡塞格倫光學(xué)望遠(yuǎn)鏡作為主要手段來捕捉、集中和聚焦太陽光線，隨后，使用菲涅爾透鏡校準(zhǔn)光線，并在1公里或者更遠(yuǎn)的距離向多個終端用戶分布。重新定向和集中太陽能，然后向終端用戶分布，使用小型光伏陣列（2-4米直徑）轉(zhuǎn)換成電能，該裝置可以安裝在太空棲息地，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。

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