Nowy program milenijny NASA (NMP) został pomyślany jako sposób na przyspieszenie wykorzystania zaawansowanych technologii w operacyjnych misjach naukowych. „Uznano, że Stany Zjednoczone poczyniły znaczne inwestycje w zaawansowane technologie” - powiedział dr Christopher Stevens, kierownik programu w NMP, „i że mieli rzeczywiste zastosowania do obniżenia kosztów lub zapewnienia nowych możliwości naukowych misje. ” Jednak wprowadzenie tych technologii w rzeczywiste misje naukowe w kosmosie jest dużym ryzykiem ze względu na niepewność związaną z powstającymi technologiami. NMP zmniejsza to ryzyko dzięki walidacji nowej technologii, latając i testując ją w kosmosie. „Bierzemy technologie gotowe do wyjścia z laboratorium i dopracowujemy je, aby były gotowe do kosmosu”, powiedział Stevens, „ale misje operacyjne mogą trwać od 10 do 20 lat w przyszłości”.
Istnieją dwa rodzaje misji lub systemów, które podejmuje NMP. Jednym z nich jest walidacja zintegrowanego systemu, w której cały system lotu jest przedmiotem dochodzenia. Drugi typ to misja walidacji podsystemu, w której małe, samodzielne eksperymenty są przeprowadzane na statku kosmicznym, ale pojazd nie jest częścią eksperymentów.
NMP zostało wspólnie ustanowione w 1995 r. Przez Biuro Nauk Kosmicznych NASA i Biuro Nauk o Ziemi, a w przeszłości misje były zwykle oddzielone jako mające zastosowanie do przyszłych potrzeb w zakresie nauki o Ziemi lub nauki o kosmosie. NMP jest teraz zarządzany przez NASA Science Mission Directorate i koncentruje się na potrzebach trzech obszarów nauki: Układ Ziemia-Słońce, Eksploracja Układu Słonecznego i Wszechświat.
Program rozpoczął się od misji Deep Space 1 w 1998 roku, która była nauką o kosmosie, zintegrowaną walidacją systemu. Technologią definiującą DS1 był napęd elektryczny na energię słoneczną lub jonową. „Wiadomo było, że ta technologia może zmniejszyć masę potrzebną do napędu w porównaniu z konwencjonalnym napędem chemicznym, ale nikt nie chciał ryzykować latania bez testowania w przestrzeni kosmicznej”, powiedział Stevens. DS1 z powodzeniem udowodniło skuteczność napędu jonowego, a teraz kolejne misje będą korzystać z tego rodzaju napędu, w tym nadchodzącej misji Dawn.
Inne udane walidacje NMP obejmują ulepszenia i redukcję kosztów satelitów typu LANDSAT oraz testowanie autonomicznego statku naukowego, który ma oprogramowanie do planowania lotów, które można wykorzystać na łazikach, a także na orbitowaniu statku kosmicznego, aby ponownie zaplanować robotyczną misję bez interwencji człowieka. Nadchodzące misje NMP, które jeszcze mają się odbyć, obejmują grupę małych satelitów zwanych nanosatami, które będą wykonywać jednoczesne pomiary z wielu miejsc w kosmosie magnetosfery Ziemi, a także testowanie sprzętu do użycia w misji LISA (Interferometer Space Antenna Laser) wspólna misja NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej. Jedyną dotychczas nieudaną misją NMP była Deep Space 2, czyli Mars Microprobes, które były częścią nieszczęsnego Marsa Landera.
NASA ogłosiła niedawno najnowszą misję NMP, Space Technology 8, która jest projektem sprawdzania poprawności podsystemu. Jest to zbiór czterech samodzielnych eksperymentów, które będą podróżować w kosmos na małym, niedrogim, obecnie dostępnym statku kosmicznym, nazwanym lotniskowcem New Millennium. Pierwszy eksperyment na ST8 nazywa się Sail Mast, który jest ultralekkim masztem grafitowym. Zastosowania żagla masztowego to statki kosmiczne wymagające dużych struktur membranowych, które należy rozmieścić, takich jak żagle słoneczne, osłony przeciwsłoneczne teleskopów, optyka o dużej aperturze, wysięgniki instrumentów, anteny lub zespoły paneli słonecznych. „Istnieje szereg misji zidentyfikowanych w planie działania NASA na przyszłość, które mogłyby skorzystać z tej możliwości”, powiedział Stevens. „Będzie to znaczący krok naprzód w masie konstrukcji. Działamy w? kg na metr zakresu masy dla wysięgnika o długości 30 lub 40 metrów, który można kompaktowo spakować i ma rozsądną sztywność. ”
Drugim eksperymentem jest układ słoneczny nowej generacji Ultraflex. Jest to bardzo lekki, wyjątkowo lekki układ słoneczny. „Może to być wykorzystane do misji, która potrzebuje znacznej mocy w lekkim, rozkładanym układzie, takim jak elektryczny napęd słoneczny, lub może być również zastosowana na powierzchni ciał planetarnych”, powiedział Stevens. „Chcemy zwiększyć moc właściwą macierzy do ponad 170 watów na kilogram w macierzy o mocy co najmniej 7 kilowatów”.
Trzeci eksperyment to system obliczeniowy odporny na awarie. „Tutaj celem jest wykorzystanie komercyjnych procesorów gotowych do pracy skonfigurowanych w architekturze odpornej na uszkodzenia w przypadku zakłóceń pojedynczych zdarzeń spowodowanych promieniowaniem” - powiedział Stevens. „Chcemy pokazać, że jest to solidna konstrukcja, którą można stosować w przestrzeni kosmicznej bez konieczności używania części odpornych na promieniowanie, ponieważ uzyskuje się znaczny wzrost prędkości przetwarzania i możliwości w porównaniu z obecnie dostępnymi procesorami odpornymi na promieniowanie. Chcemy obniżyć koszty dzięki wysokiej niezawodności. ” Można to wykorzystać do przetwarzania danych naukowych na pokładzie statku kosmicznego oraz do autonomicznych funkcji kontrolnych.
Ostatnim eksperymentem na ST8 jest miniaturowy system zarządzania ciepłem w małej pętli ciepłowniczej. „Chcemy tutaj zmniejszyć ograniczenia termiczne w projektowaniu małych statków kosmicznych oraz zarządzać ciepłem i potrzebą chłodzenia bez zużywania znacznych ilości energii”, powiedział Stevens. System ten proponuje efektywne zarządzanie bilansem cieplnym w statku kosmicznym poprzez pobieranie ciepła tam, gdzie jest ono wytwarzane na przykład przez elektronikę, i dostarczanie go do innych miejsc w statku kosmicznym, które potrzebują ciepła. Nie ma ruchomych części i nie wymaga zasilania.
Misja ST8 powinna być gotowa do uruchomienia w 2008 roku.
W lipcu 2005 r. NASA planuje ogłosić dostawców technologii na następną misję NMP. ST9 będzie zintegrowaną misją sprawdzania poprawności systemu. Rozważamy pięć różnych koncepcji, a wszystkie pięć uważa się za obszary o najwyższym priorytecie dla NASA. Oni są:
- Technologia Solar Flight Flight System
- Technologia systemu Aerocapture dla misji planetarnych
- Precision Formation Flying System Technology
- Technologia systemowa dla dużych teleskopów kosmicznych
- Automatyczny system lądowania dla statku kosmicznego
Wszystkie pięć koncepcji zostanie przeanalizowanych w ciągu następnego roku. Po zakończeniu tych badań jedna z pięciu koncepcji zostanie wybrana dla ST9. Czas uruchomienia zależeć będzie od tego, która koncepcja zostanie wybrana, ale wstępnie zależy od okresu 2008-2009.
Stevens jest związany z NMP od momentu jego utworzenia i jest menedżerem programu od 3 lat. Uwielbia demonstrować zaawansowane technologie, aby można je było włączyć do przyszłych misji. „To ekscytująca firma, bardzo ryzykowna” - powiedział - „ponieważ zaawansowana technologia jest tak niepewna w odniesieniu do tego, ile czasu to zajmie i ile będzie kosztować”. Powiedział, że zatwierdzenie autonomicznego eksperymentu naukowego statku kosmicznego jest szczególnie satysfakcjonujące. „Obecne łaziki marsjańskie są wyjątkowo pracochłonne, ale NASA nie była skłonna przerzucić operacji statku kosmicznego na pakiet oprogramowania, więc uważam, że ta walidacja była dużym krokiem”. Stevens powiedział, że jego biuro zajmuje się obecnie infuzją technologiczną w ramach programu Mars, zastanawiając się nad wykorzystaniem tej możliwości w przyszłych misjach, takich jak łazik Mars Science Laboratory, którego uruchomienie zaplanowano na 2009 rok.
Wpisany przez Nancy Atkinson
