Eksperci NASA zatwierdzili kolejną listę 25 "szalonych" projektów eksploracji kosmosu, których autorzy proponują zbadanie Marsa z pomocą robotów "transformatorowych" i cyberbees, zbudowanie pozytonu i silnika laserowego do lotu do Alpha Centauri, a także ochronę Marsonautów przed promieniowaniem za pomocą giganta magnes.
„W tym roku otrzymaliśmy rekordową liczbę zgłoszeń - ponad 230 propozycji od naszych konkurentów, dlatego walka między nimi była szczególnie zacięta. Nie mogę się doczekać, kiedy te projekty staną się rzeczywistością”- powiedział Jason Derleth, kierownik programu NIAC w Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w USA.
Co kilka lat agencja organizuje konkurs na innowacje NIAC, w którym eksperci zbierają i wdrażają najodważniejsze, dziwaczne i obiecujące pomysły na badanie przestrzeni bliskiej i głębokiej, a także powierzchni planet Układu Słonecznego.
Co roku specjaliści NASA wybierają kilka ryzykownych, ale obiecujących projektów kosmicznych wymyślonych przez małe zespoły badawcze. Następnie agencja zapewnia środki i środki na ich realizację, kolejnych 20-25 naukowców otrzymuje niewielkie granty na wstępne badania.
Przez trudy do gwiazd
Dziś NASA i inne wiodące agencje kosmiczne na świecie uznały, że badanie kosmosu nie będzie możliwe bez stworzenia nowych napędów i elektrowni, które mogą przenieść ludzkość na poziom międzygwiezdny. Natychmiast pięć projektów zatwierdzonych przez NIAC poświęconych jest stworzeniu takich systemów, które mogą przyspieszać statki kosmiczne do prędkości bliskich prędkości światła lub poruszać się prawie w nieskończoność.
Trzy z nich zostały już zaakceptowane w poprzednich konkursach NIAC, a teraz są zwycięzcami w drugiej fazie tego projektu, co wiąże się z dużo większym nakładem finansowym i sugeruje, że autorom tych pomysłów udało się udowodnić, że ich „szalone projekty” naprawdę działają.
Film promocyjny:
Pierwszym z nich był skandaliczny projekt "silnika Macha", który narusza teorię względności Einsteina i prawdopodobnie działa dzięki jednej z właściwości czasoprzestrzeni, odkrytej pod koniec XIX wieku przez słynnego niemieckiego fizyka Ernsta Macha.
Zasugerował, że wszystkie właściwości ciał fizycznych zależą nie tylko od nich samych i ich bezpośredniego otoczenia, ale także od ich położenia względem wszystkich innych obiektów we Wszechświecie. Ta właściwość, jak pokazał amerykański fizyk James Woodward w 1990 roku, teoretycznie może być wykorzystana do przyspieszenia statku kosmicznego bez zużywania paliwa, przyciągania i odpychania naładowanych obiektów w określonych momentach.
Jak zauważają Woodward i jego koleżanka Heidi Firn, wygrana w pierwszej fazie NIAC dała im środki na rozwiązanie problemu przegrzania wczesnych silników prototypowych i opracowanie teorii opisującej, jak to działa. Dzięki temu obliczyli, ile energii trzeba wydać, aby polecieć na Proxima b, najbliższą nam planetę podobną do Ziemi.
Międzygwiezdny żaglowiec laserowy widziany przez artystę.
Pieniądze przydzielone przez NASA w drugiej fazie NIAC zostaną wydane przez fizyków na stworzenie pierwszych prototypów i ich walidację. Jeśli eksperyment się powiedzie, Firn i Woodward spekulują, że następnym krokiem może być lot na Proxima Centauri.
Dwa inne projekty - żaglówka z laserem Breakthrough i silnik termojądrowy PuFF - dobrze wpisują się w formę współczesnej fizyki. W ramach pierwszej inicjatywy naukowcy z Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA (JPL) zaproponowali użycie lasera orbitalnego o mocy 100 megawatów do przyspieszenia statku kosmicznego ze 110-metrowym rejsem do prędkości bliskich światłu i przelotu na obrzeża Układu Słonecznego.
Autorzy drugiego pomysłu proponują stworzenie instalacji, która spręża paliwo termojądrowe do niemal krytycznych temperatur i ciśnień, zmuszając jego atomy do łączenia się ze sobą i uwalniania energii. W przeciwieństwie do reaktorów termojądrowych i bomb, gaz ten nie będzie się dalej kompresował i generował jeszcze więcej energii, ale pozostawi silnik w postaci bardzo gęstego odrzutowca zdolnego do przyspieszenia statku do bardzo wysokich prędkości.
Zdaniem autorów tego pomysłu, inżynierów z Centrum Lotów Kosmicznych NASA im. Marshalla, podobną instalację można dziś stworzyć przy użyciu istniejących materiałów. Pierwszych ludzi zabierze na Marsa już za miesiąc, a za kilkadziesiąt lat poleci do najbliższych nam gwiazd, wykorzystując „improwizowane” paliwo w postaci międzygwiazdowego gazu i pyłu.
Kalkulacyjne szaleństwo
Na konkursie prezentowane są bardziej „realistyczne” projekty. Na przykład naukowcy z Uniwersytetu A&M w Teksasie, autorzy projektu PROCSIMA, proponują zmniejszenie wielkości i mocy zarówno samego lasera, jak i „żaglówki”, którą przyspiesza, przy użyciu nie jednego, ale dwóch typów emiterów. Pierwsza z nich nadal będzie wytwarzać światło, a druga - wiązkę naładowanych cząstek, które pełnią rolę swego rodzaju „włókna” dla promieniowania elektromagnetycznego.
Cząsteczki te, zgodnie z koncepcją autorów, będą zatrzymywać fotony w sobie, zapobiegając ich „rozpraszaniu” w przestrzeni, co zwiększy wydajność takiego akceleratora o około 10 tysięcy razy i pozwoli mu pracować na znacznie większe odległości niż Breakthrough. Zgodnie z ich obliczeniami PROCSIMA będzie w stanie przyspieszyć małą sondę o średnicy metra do 10% prędkości światła i dostarczyć ją do Alpha Centauri za 42 lata lub szybko doprowadzić teleskop do punktu, w którym grawitacja Słońca zacznie zniekształcać światło.
Silnik laserowy do sondy lecącej w kierunku Alpha Centauri.
Drugi projekt, RPP, to wariacja na temat „silnika jądrowego”. Jego twórcy proponują budowę obiektu, który będzie zasilany rzadkimi izotopami. Ich rozpad doprowadzi do powstania pozytonów - najprostszej formy antymaterii. Te pozytony można połączyć w pojedynczą wiązkę cząstek antymaterii, których zderzenia z wiązką zwykłej materii generują potężny ciąg i przyspieszają statek do prędkości bliskich światłu.
Mieszkańcy „żelaznej” planety
Większość pozostałych projektów NIAC jest poświęcona badaniu Marsa i innych planet Układu Słonecznego, a także stworzeniu takich maszyn badawczych, które mogłyby pracować w nieskończoność.
Z tego powodu ogólnym tematem tych projektów stała się tak zwana koncepcja ISRU (wykorzystanie zasobów in-situ), która opiera się na idei wykorzystania wszystkich „improwizowanych środków”, w tym powietrza, skał i innych stanów materii na planetach, w celu dostarczenia sondom energii i paliwa. …
Na przykład naukowcy z NASA Ames Research Center proponują stworzenie i „zaludnienie” Marsa specjalnym rodzajem grzyba, który może rosnąć na powierzchni Czerwonej Planety. Grzyby te uwalniają melaninę i inne substancje, które aktywnie pochłaniają promieniowanie jonizujące i promieniowanie kosmiczne oraz chronią ludzi lub maszyny przed skutkami promieniowania.
W przyszłości takie grzyby będą mogły posłużyć do pokrycia plastikowych elementów obudowy baz marsjańskich oraz wykorzystania grzybni do wyposażenia modułów mieszkalnych, a nawet całych „miast”.
Ich koledzy z JPL opracowują prawdziwego transformującego robota, który może zmieniać kształt i sposób ruchu, rozkładając się na części i łącząc je w inny sposób. Maszyna ta, nazwana FAR, będzie składać się z wielu prymitywnych minirobotów wyposażonych w zestaw śmigieł i innych prostych urządzeń napędowych zdolnych do łączenia się w obiekty o dowolnym kształcie i rozmiarze.
Na przykład taki „transformator” będzie mógł zamienić się w kulę napędzaną wiatrem, w torpedę, która może szybko pływać pod wodą, w analog drona z dużym skrzydłem oraz w wiele innych konstrukcji zdolnych do rozwiązywania różnorodnych zadań.
Robot „transformator” do eksploracji Marsa i innych planet.
Jej konkurentami będą swego rodzaju cyberbees, nad którymi pracują inżynierowie z uniwersytetów w Alabamie i Japonii. Latające owady, jak naukowcy od dawna zauważyli, zużywają podczas lotu niezwykle mało energii, co pozwoli małemu robotowi ze skrzydłami „pszczół” żyć wielokrotnie dłużej niż zwykły dron i dron. Ponadto niewielka masa takich cyberprzestępców pozwoli na wysłanie na Marsa roju takich robotów.
W podobny sposób będzie działał projekt SPARROW, mający na celu poszukiwanie śladów życia na Europie, Enceladusie i innych planetach z oceanami subglacjalnymi. To mały dron napędzany parą wodną wytwarzaną przez lądownik, która topi lód wokół planety.
Takie podejście, jak mają nadzieję twórcy, pozwoli SPARROWowi zbadać jednocześnie kilka interesujących punktów na powierzchni tych planet, w których można znaleźć pierwsze ślady życia pozaziemskiego.
Jak podkreślają eksperci NASA, wszystkie zatwierdzone w ramach konkursu projekty nie są przeznaczone do szybkiej realizacji - ich opracowanie zajmie co najmniej dziesięć lat. Oczekuje się jednak, że potencjał wszystkich zatwierdzonych innowacji zostanie w 100% zrealizowany.