가장 큰 우주 프로젝트 중 두 가지가 올 여름 발견의 여정을 시작했습니다. 7 월에 제임스 웹 우주 망원경은 첫 번째 이미지를 지구로 다시 보냈습니다. 그런 다음 8 월 말, 우주 발사 시스템 로켓 및 오리온 모듈은 아르테미스 프로그램의 처녀, 불가능한 시험 비행을 위해 준비되었습니다.
그러나 이러한 랜드 마크 임무가 첫 단계를 밟으면서 그들의 후임자들은 이미 줄을 서고 있습니다. 지난 10 년 동안 NASA의 NIAC (Innovative Advanced Concepts) 프로그램은 발명가들이 새로운 기술을 활용하고 우주선이 무엇인지에 대한 전통적인 아이디어에서 벗어날 것을 장려하는 새로운 Space Tech에 대한 연구에 자금을 지원했습니다.
동시에, 새로운 우주 구역 국가와 민간 기업들이 새로운 아이디어에 대한 기회를 얻고 있습니다. 혁신적인 것에서부터 기괴한 기괴한 결과에 이르기까지, 여기서 우리는 내일의 우주선이 어떻게 생겼는지 살펴 봅니다.
.우주 비행의 새로운 시대가 우리에게 있습니다. 여기서 우리는 우리가 전에 본 적이없는 태양계의 일부로 우리를 데려 갈 차세대 우주선을 탐색합니다.
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하늘 검색
많은 땅을 덮고 싶다면 가장 좋은 방법은 하늘로가는 것입니다
2021 년 4 월 19 일, 독창성 화성 헬리콥터 스카우트는 다른 행성 표면에서 제어 된 전원 비행을 한 최초의 우주선이되었습니다. 드론과 같은 로터 크래프트는 토양 샘플을 굽고 분석 할 수있는 무거운 로봇 팔, 악기 및 파워 헝가리 오븐으로 무장 한 NASA의 가장 진보 된 로버 인 인내를 타는 데 타격을 입었습니다. 반대로 1.8kg의 질량 만있는 독창성은 두 대의 카메라 만 가지고 있습니다.
기기가 부족한 것에 대해, 범위 내에서의 독창성. 인내는 볼더 스트리트 필드 외부에서 몇 주를 치르고 몇 주를 보내야했지만, 독창성은 몇 분 만에 날아 갔고 앞으로의 길을 정찰 할 수있었습니다. 그러한 잠재력에 대한 증거로, 독창성이 그러한 첫 비행 이었을지 모르지만 마지막이 아닐 것이라는 데는 의심의 여지가 없습니다.
독창성이 출시되기 전에도 NASA는 이미 후계자 Dragonfly를 Saturn 's Moon, Titan에게 보내려고 계획하고있었습니다.이 달은 동시에 믿을 수 없을 정도로 친숙하고 완전히 외계인입니다. 우리 지구와 마찬가지로, 그것은 지구와 같은 압력으로 질소가 풍부한 분위기를 가지고 있으며, 지형은 산과 액체 호수로 형성됩니다. -180ºC입니다. 바위 대신 산은 얼음이며 호수는 물이 아니라 액체 메탄과 에탄으로 채워집니다. 이와 같은 탄화수소는 지구상에서 생명의 빌딩 블록을 형성 한 것으로 생각됩니다. 그들은 타이탄에서도 그렇게 할 수 있었습니까?
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이러한 질문에 대답 할 기회를 갖기 위해 Dragonfly는 화성 전임자보다 훨씬 더 많은 과학적 힘을 가질 것입니다. 타이탄의 두꺼운 대기와 1.4m/s2의 낮은 중력과 결합 된 8 개의 로터의 증가 된 리프트는 잠자리의 질량이 450kg의 질량을 가질 수 있음을 의미합니다.
Dragonfly는 대기와 토양뿐만 아니라 기상 센서와 모든 중요한 카메라를 분석 할 분광기를 갖습니다. 이들은 타이탄의 표면을 가로 질러 175km 이상 날아 오면서 2.7 년 만에 모든 화성 로버의 거리를 두 배로 늘릴 때 공예가 항해하는 데 도움이 될 것입니다. 그들이 돌려 보내는 이미지는 달의 표면에서 가장 잘 찍을 것이며, 마침내 타이탄의 언덕과 호수 사이에 숨어있는 것을 드러 낼 것입니다.
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폭풍우가 치는 하늘에서 순항
팽창 식 만타 광선은 금성의 산 구름을 통해 스컬 할 수 있습니다
>2020 년 카디프 대학교가 이끄는 그룹은 금성에서 포스 핀의 잠재적 발견을 발표했다. 여기서 지구상에서 가스는 산을 좋아하는 박테리아에 의해 제공되므로 비슷한 미생물이 금성의 황 구름에 살 수 있습니까? 불행히도, 후속 관찰의 혼란은 포스 핀이 실제로 존재하는지에 대해 의심의 여지가 있지만, 비너스는 사람들의 행성 위시리스트 꼭대기에 비너스를 다시 넣습니다.
.금성의 구름은 약 50 ~ 70km의 고도에 앉아 있습니다. 금성의 표면 압력은 지구보다 92 배이지만, 고도는 50km의 고도에서 지구의 해수면과 같은 압력 인 한 대기입니다. 즉, 헬륨으로 채워진 풍선은 공기를 통해 과학기구의 페이로드를 쉽게 운반 할 수 있습니다. 실제로 1985 년 소비에트 연방은 베가 1과 2를 지구의 밤에 떨어 뜨렸을 때 그랬습니다. 이틀 동안, 그들은 250km/h의 바람이 그들을 일별로 밀고 태양의 열기를 터뜨리기 전에 난류 하늘 주위에 던져졌습니다.
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그 이후로 엔지니어들은 폭풍우가 많은 금성 하늘을 더 잘 탐색하는 방법을 찾고 있습니다. 로터 크래프트가 찢어 지지만 뉴욕 버팔로 대학교 (University)의 항공 우주 구조 및 하이브리드 (Crash) 실험실에 대한 새로운 개념은 솔루션을 제공 할 수 있습니다. 2022 년에 실험실은 NIAC에 의해 극단적 인 환경과 구역 탐사 (Breeze)를위한 바이오 인스티브 레이를 개발하기 위해 자금을 지원 받았다.
“Breeze의 관절 날개는 총 시스템 고장 가능성을 줄이는 데 도움이되는 얽힌 중복 작동 네트워크를 사용하여 Ray Musculoskeletal 시스템을 기반으로합니다. 이것은 공예의 날개를 부드럽게 비틀어 레이를 타는 것처럼 공기 전류를 따라 기동 할 수 있습니다.
“바이오 인스티브 추진력은 가벼운 바람 전단지에 고유 한 제어 성을 제공합니다. [이것은] 풍선 개념과 달리 비행 경로는 순전히 풍향 또는 연료 소비율이 큰 기존 추진에 의해 결정됩니다.”라고 Bayandor는 말합니다. "Breeze는 대기 내에서 금성을 우회하고 생존하여 지구의 어두운면에서 측정하기 위해 제공되는 최초의 개념 중 하나입니다."
.4-6 일마다 행성을 돌면 날씨 패턴을 추적하고, 레이더를 사용하여 표면을 매핑하고, 바이오 마커 (애매한 포스 핀 포함)를 스니핑 할 수 있습니다. 풍선이기 때문에 콤팩트하기 때문에 동일한 입구 차량에서 한 번에 2 ~ 3 개를 발사 할 수 있습니다. 즉, 바람의 전대가 언젠가 금성의 바람을 따라 떠 다닐 수 있습니다.
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깊고 어두운 깊이에서
목성의 달 유로파 (Europa)는 얼음 빵 껍질 (액체 물 바다)에서 비밀을 숨 깁니다. 이 조용한 달의 가장 깊은 깊이에서 외계인의 삶이 수영 될 수 있습니까? Europa에는 이미 다가오는 두 개의 우주선이 있습니다. Esa의 목성 Icice Moon Explorer (Juice)와 NASA의 Europa Clipper. 이 두 가지는 2030 년대에 도착했을 때 궤도에서 달을 조사 할 것이지만, 진정한 희망은 언젠가 표면에 착륙하여 아래의 바다를 탐험하는 것입니다. .
그러나 첫 번째 단계는 얼음을 통과하는 것입니다.이 단계는 수백 미터에서 수십 킬로미터에서 수십 킬로미터까지 측정 할 수 있습니다. 한 개념은 거대한 바늘 모양의 가열 프로브를 사용하여 얼음을 녹입니다. 테네시 대학교의 미생물 학자 Jill Mikucki 박사는 빙하 내부에서 미생물을 찾아 다른 세계에서 얼마나 가능할지 테스트하는 데 경험을 사용하고 있습니다.
. Mikucki는“얼음 달을 뚫을 때 많은 어려움이 있습니다. “얼음은 지구보다 훨씬 차갑고 어떻게 충분한 전력을 공급합니까? 지구의 가장 차가운 얼음에서 용융 프로브를 테스트하면 과학자와 엔지니어가 매개 변수를 개념화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 남극 대륙과 지구상의 다른 얼음 장소에 대한 나의 경험에서, 얼음 구멍에서 눈을 멀게 할 때 많은 일이 잘못 될 수 있습니다!”
목성에 대해 자세히 알아보십시오 :
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cryobot으로 알려진 외계 얼음 다이빙 로봇에 대한 대부분의 개념은 방사성 소스의 열을 사용하여 얼음을 녹입니다. 다른 사람들은 얼음을 자르기 위해 훈련이나 레이저를 사용하여 제안합니다. 그러나이 중 대부분은 그들이 도착한 후에해야 할 일보다는 얼음을 통과하는 데 중점을 두었습니다.
NIAC에서 독립적 인 마이크로 스위머 (수영) 프로젝트를 감지하지 않습니다. 수영은 Cryobot에 탑승 한 다음 10cm 길이의 무료 스위미밍 로봇의 떼를 배치하여 바다를 탐색 할 것입니다.
.“로봇 떼는 단일 차량에 비해 많은 양의 물을 덮을 수 있습니다. "하나 또는 몇 개의 로봇이 실패하면 미션은 여전히 완료 될 수 있습니다."
Europa가 목성의 강한 자기장에 있기 때문에 봇은 전자기 전류를 생성하여 생명 시간을 모선에서 멀어지면 필요한 모든 힘을 망칠 수 있습니다. 수영 연구자들은 물의 온도, 압력, pH 및 염분을 측정하는 데 관심이 있지만, 생명 징후를 나타내는 큰 분자를 감지하기 위해 화학 중량 측정 센서를 추가하려고합니다.
.이제 수영 팀은 3D 프린트 프로토 타입을 사용하여 봇의 스티어링, 추진, 통신 및 감지 시스템을 테스트하고 있지만 언젠가 비슷한 로보 스페이스 피쉬의 떼가 Europa의 바다를 통해 수영을 할 수 있습니다.
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그림자로
다른 행성의 삶은 지하에서 발견 될 가능성이 높습니다.
과거에는 달과 화성의 착륙선이 적도 근처에 머물렀다. 그러나 이제 가장 가까운 이웃의 어두운 그림자로주의를 기울였습니다. 음력 남극에는 태양이 바닥에 닿지 않는 분화구가있어 물 얼음이 생존 할 수있는 반면, 화성 동굴 시스템은 미생물을 피해 방사선으로부터 보호 할 수 있습니다. 이 분화구와 동굴은 언젠가 영구적 인 인간 기지의 기초 역할을 할 수 있습니다.
이 새로운 지형을 탐험하려면 새로운 유형의 차량이 필요합니다. 다리가있는 로봇은 우주 시대의 초기부터 제안되었지만 이제는 기술적으로 가능해지고 있습니다. 사실, 영국의 회사 인 Spacebit의 거미와 같은 아사 구모 인 최초의 달의 'Scuttler'로봇은 내년 안에 달 표면에서 첫 단계를 밟을 예정입니다.
한편, NASA의 제트 추진 연구소의 점자 팀 (저조도 환경에서 생물 및 자원 아날로그 조사)은 로보 탐색기가 필요한 도구를 개발하고 있습니다. 지구와 화성 사이의 1 분 길이의 지연 시간은 말할 것도없이 커뮤니케이션을 잃을 가능성이 직접적인 인간 통제를 불가능하게하기 때문에 봇은 자율적이어야합니다. 이 팀은 로봇이 환경을 탐색하고 인간의 감독없이 예기치 않은 시나리오에 적응할 수있는 성운 자율 소프트웨어를 사용합니다.
화성에 대해 자세히 알아보십시오 :
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- 화성에 화석이있을 수 있습니까?
Braille은 Boston Dynamics Spot Robots의 소프트웨어를 사용하여 캘리포니아의 Lava Beds National Monument에서 미션을 시뮬레이션했습니다. 첫 번째 로봇은 LIDAR로 무장하여 복잡한 터널을 매핑하고 흥미로운 대상을 식별했습니다. 두 번째 탐험가는 벽에서 면봉하는 샘플들조차도 이것들을 자세히 살펴 보았습니다. 세 번째 지점은 대상의 화학적 구성을 원격으로 분석했습니다. 시험 중에 트리오는 거친 표면을 올라가 트랙에서 전통적인 로버를 막고 인간조차도 어려움을 겪을 수있는 좁은 구절을 탐색했습니다.
그러나이 민첩한 탐색기조차도 더 깊은 틈새로 인해 혼란 스러울 수 있습니다. NIAC 프로젝트 인 ReachBot이 도움을 줄 수있는 곳입니다. 이 로봇은 끝에 조작기가있는 확장 가능한 붐 암을 사용하여 좁은 통로를 위아래로 시미합니다.
그들의 압축 가능한 디자인은 몇 가지를 함께 운반 할 수 있음을 의미하여 서로를 도울 수있게하여 서로를 대고 레버리지를 얻습니다. 이것들은 꽉 조이는 동굴로 파견 될 수 있으며, 일반적으로 손이 닿지 않는 샘플이 돌아옵니다. 우주 빗이나 점자 후손의 뒷면에 6 개를 가지고 다니는 것은 쉬운 일이며, 우리 태양계의 암석 표면의 구석 구석을 탐험 할 준비가되어 있습니다.
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태양계로 확장
킬로미터 크기의 구조를 미터 넓은 로켓에 넣는 것은 쉬운 일이 아닙니다
>1972 년 12 월, Apollo 17은 달로 날아가서 인간이 저 지구 궤도를 넘어서 마지막으로 모험을 시작했습니다. 적어도 지금은. 8 월, Artemis는 미래의 음력 착륙에 앞서 최초의 비정규 테스트 런칭으로 재 설사되었습니다. 앞으로 10 년 동안 NASA는 글로벌 파트너 팀이 달의 표면과 아마도 화성에 대한 웨이 스테이션 역할을 할 우주 정거장 인 Lunar Gateway를 건설하도록 이끌 것입니다. 게이트웨이는 ISS와 중국의 Tiangong 우주 정거장과 마찬가지로 로켓에 적합 할 수있는 곳에서 조각별로 지어졌습니다.
그러나 행성 간 비행의 경우 더 큰 선박이 필요합니다. 우주를 통한 장기 여행에 대한 중력 부족은 근육 위축, 심장 문제, 뼈 손실, 시력 저하 및 면역 억제를 유발합니다. 해결책은 중력을 시뮬레이션하기 위해 회전하는 우주선을 구축하는 것입니다 (Think 2001 :A Space Odyssey ).
문제는 우주 비행사를 아프게하지 않고 회전시키는 것입니다. 이를 위해서는 수십 개의 비용이 많이 드는 까다로운 전통적인 출시가 필요합니다. 그러나 Carnegie Mellon University의 Zac Manchester 박사의 NIAC 개념은 잠재적으로 한 번만 출시 할 수 있습니다.
우주 여행에 대해 자세히 알아보십시오 :
- 우주 탐사는 환경 친화적 일 수 있습니까?
- 중국은 왜 킬로미터 길이의 우주선을 건설하고 싶어합니까?
“우리의 목표는 단일 로켓 페어링 안에 들어갈 수있는 구조를 만드는 것입니다. 이는 우리를 불과 몇 미터로 제한하고 궤도에서 킬로미터 길이로 확장 될 수 있습니다. “우주에서만 일할 필요가있는 구조는 매우 뻣뻣하거나 강할 필요가 없습니다. 우리의 경우, 우리가 설계하는 큰 구조물은 접 히기 때문에 접힌 구성에서 큰 힘 만 견딜 필요가 있습니다.”
.그는 상호 연결된 가위 연계 세트로 만든 구조를 조사하여 원래 크기의 최대 150 배까지 확장하는 복잡한 모양의 구조를 생성했습니다. 이러한 구조에는 수천 개의 움직이는 부품이 필요합니다.이 부품은 우주선에서 일반적으로 바보로 여겨지는 것이 필요합니다. 무언가가 갇히면 기계공을 보내지 못합니다.
.“이것은 프로젝트에서 가장 어려운 과제 중 하나이며, 배치 중에 방해가되는 메커니즘에 대해 많은 걱정을합니다.”라고 Manchester는 말합니다. 프로젝트에 대한 현재 작업의 주요 부분 중 하나는 제조 오류로 인한 위험을 최소화하기 위해 설계를 완성하는 것입니다. "우리는 방해의 위험을 완화하기 위해 구조에 대한 (강성의 반대) 준수를 전략적으로 엔지니어링하는 방법에 대해 생각하고 있습니다."
.Jack-in-the-Box 우주선은 곧 저 지구 궤도를 가로 질러 다른 행성으로 항해 할 준비가되어있을 수 있습니다.
- 이 기사는 BBC Science Focus의 382 호에 처음 등장했습니다. 여기에서 구독하는 방법을 알아보십시오
