Программа НАСА «Новое тысячелетие» (NMP) была задумана как способ ускорить использование передовых технологий в оперативных научных миссиях. «Было признано, что Соединенные Штаты вкладывают значительные средства в передовые технологии, - сказал д-р Кристофер Стивенс, руководитель программы для NMP, - и что у них есть реальные приложения для снижения затрат или предоставления новых возможностей для науки». миссии «. Однако внедрение этих технологий в реальные научные миссии в космосе сопряжено с большим риском из-за неопределенности, возникающей с появлением новых технологий. NMP снижает эти риски, проверяя новые технологии, летая и испытывая их в космосе. «Мы берем технологии, которые готовы идти вперед из лаборатории, и совершенствуем их, чтобы они были готовы отправиться в космос, - сказал Стивенс, - но оперативные миссии могут быть через 10–20 лет в будущем».
Существует два типа миссий или систем, которые выполняет NMP. Одним из них является интегрированная система проверки, где вся система полета является предметом расследования. Второй тип - это миссия по проверке подсистемы, в которой небольшие автономные эксперименты проводятся на космическом корабле, но транспортное средство не является частью экспериментов.
NMP был совместно создан в 1995 году Управлением космических наук НАСА и Управлением наук о Земле, и в прошлом миссии обычно разделялись в зависимости от будущих потребностей миссий в области наук о Земле или космических наук. В настоящее время NMP управляется Дирекцией научных миссий НАСА и ориентируется на потребности трех научных областей: системы Земля-Солнце, исследование Солнечной системы и Вселенной.
Программа началась с миссии Deep Space 1 в 1998 году, которая представляла собой космическую науку и комплексную валидацию системы. Определяющей технологией DS1 была солнечная электрическая или ионная двигательная установка. «Было известно, что эта технология способна уменьшить массу, необходимую для движения, по сравнению с обычными химическими двигателями, но никто не хотел рисковать, не испытав ее в космосе», - сказал Стивенс. DS1 успешно доказал эффективность ионного движения, и теперь последующие миссии будут использовать этот тип движения, включая предстоящую миссию Рассвета.
Другие успешные проверки NMP включают в себя усовершенствования и снижение стоимости спутников типа LANDSAT и тестирование автономного научного космического корабля, имеющего программное обеспечение для планирования полета, которое можно использовать на роверах, а также на космических кораблях на орбите для перепланирования миссии робота без вмешательства человека. Предстоящие миссии NMP, которые еще предстоит выполнить, включают группу небольших спутников, называемых нано-спутниками, которые будут проводить одновременные измерения из разных мест в космосе магнитосферы Земли, а также тестирование оборудования, которое будет использоваться в миссии «Лазерная интерферометрическая космическая антенна» (LISA), совместная миссия между НАСА и Европейским космическим агентством. Единственной неудачной миссией NMP на сегодняшний день был Deep Space 2, который представлял собой Марсовые Микрозонды, которые были частью злополучного Марса Полярного Ландера.
НАСА недавно объявило о новой миссии NMP, Space Technology 8, которая является проектом проверки подсистем. Это коллекция из четырех автономных экспериментов, которые отправятся в космос на небольшом, недорогом, доступном в настоящее время космическом корабле, получившем название носителя нового тысячелетия. Первый эксперимент на ST8 называется Sail Mast, который представляет собой сверхлегкую графитовую мачту. Приложениями для Sail Mast являются космические корабли, для которых требуются большие мембранные конструкции, такие как солнечные паруса, зонты телескопов, оптика с большой апертурой, инструментальные штанги, антенны или солнечные батареи. «Существует ряд миссий, которые были определены в« Дорожной карте НАСА »на будущее, которые могли бы извлечь выгоду из этой возможности», - сказал Стивенс. «Это будет значительным шагом вперед в массе конструкции. Мы работаем в? Диапазон массы кг на метр для 30 или 40-метровой стрелы, которая может быть компактно сложена и имеет достаточную жесткость ».
Второй эксперимент - система солнечных батарей Ultraflex Next Generation. Это мощная, чрезвычайно легкая солнечная батарея. «Это может быть использовано для миссии, которая нуждается в значительной мощности в легком, развертываемом массиве, например, для солнечной электрической тяги, или его также можно использовать на поверхности планетарных тел», - сказал Стивенс. «Мы рассчитываем увеличить удельную мощность массива до более чем 170 Вт на килограмм для массива, мощность которого составляет не менее 7 киловатт».
Третий эксперимент - Экологически адаптивная отказоустойчивая вычислительная система. «Здесь цель состоит в том, чтобы использовать коммерческие готовые процессоры, сконфигурированные в архитектуре, которая устойчива к сбоям при отдельных событиях, вызванных излучением», - сказал Стивенс. «Мы хотим показать, что это надежная конструкция, которую можно использовать в космосе, не используя радиационно-стойкие детали, потому что вы получаете значительное увеличение скорости обработки и возможностей по сравнению с доступными в настоящее время радиационно-жесткими процессорами. Мы хотим снизить затраты с высокой надежностью ». Это может быть использовано для обработки научных данных на борту космического корабля и для автономных функций управления.
Последним экспериментом на ST8 является малая система терморегулирования с миниатюрной петлевой тепловой трубой. «То, что мы хотим сделать здесь, - это уменьшить тепловые ограничения при проектировании небольших космических аппаратов и управлять теплом и потребностью в охлаждении без значительных затрат энергии», - сказал Стивенс. Эта система предлагает эффективно управлять тепловым балансом внутри космического корабля, отбирая тепло там, где его производит, например, электроника, и передавая его в другие места космического корабля, которые нуждаются в тепле. Он не имеет движущихся частей и не требует питания.
Миссия ST8 должна быть готова к запуску в 2008 году.
В июле 2005 года НАСА планирует объявить поставщиков технологий для следующей миссии NMP. ST9 будет миссией проверки интегрированной системы. Мы рассматриваем пять различных концепций, и все пять рассматриваются в качестве приоритетных для НАСА. Они есть:
- Солнечная система пилотажных систем
- Технология систем аэрокаптинга для планетных миссий
- Технология прецизионного формования летающих систем
- Системная технология для больших космических телескопов
- Автоматическая система посадки для космического корабля
Все пять концепций будут изучены в течение следующего года. После завершения этих исследований для ST9 будет выбрана одна из пяти концепций. Время запуска будет зависеть от того, какая концепция выбрана, но ориентировочно в сроки 2008-2009 гг.
Стивенс работает в NMP с момента его основания и является руководителем программы в течение 3 лет. Ему нравится демонстрировать передовые технологии, чтобы их можно было использовать в будущих миссиях. «Это захватывающий бизнес, бизнес с очень высоким риском, - сказал он, - потому что передовые технологии настолько неопределенны в отношении того, сколько времени это займет и сколько это будет стоить». Он сказал, что проверка экспериментального автономного научного космического корабля была особенно полезной. «Нынешние марсоходы чрезвычайно трудоемки, но НАСА не было готово перевести работу космического корабля на пакет программного обеспечения, поэтому я считаю, что эта проверка была важным шагом». Стивенс сказал, что в его офисе в настоящее время ведется работа по внедрению технологий с программой Mars, которая рассматривает возможность использования этой возможности в будущих миссиях, таких как марсоход Mars Science Laboratory, запуск которого запланирован на 2009 год.
Автор Нэнси Аткинсон
