Amerykańska agencja kosmiczna NASA rozpoczyna program nowej serii misji demonstracyjnych, które znajdą się w przestrzeni kosmicznej do 2016 roku. Jeśli nie pojawią się problemy finansowe, to na orbicie znajdzie się aparatura demonstrująca nowoczesną komunikację laserową, precyzyjny zegar atomowy oraz prototyp statku z żaglem słonecznym.
Starty trzech demonstratorów technologii mają odbyć się w 2015 i 2016 roku. Każda z trzech jednostek odbędzie lot na orbitę w roli ładunku dodatkowego na rakiecie komercyjnej. Alternatywnie zostaną one podczepione pod konstrukcję wynoszonych satelitów.
Wybrane trzy misje demonstracyjne należą do pierwszej serii w nowym programie, który rozpoczęty został w 2010 roku, a celem którego jest rozwój zaawansowanych technologii przydatnych w przyszłej eksploracji przestrzeni kosmicznej. Wraz z rozwojem projektów cenne doświadczenie będą zdobywać także inżynierowie budujący jednostki oraz operatorzy misji
Resort technologiczny NASA planuje przeznaczyć na 3 projekty około 175 mln dolarów, co będzie stanowiło 70% całości. Pozostałe fundusze mają trafić z innych resortów oraz spoza samej agencji. Poszczególne projekty misji wyceniane są na 20 mln (żagiel kosmiczny), 60 mln (prototyp zegara atomowego) oraz 170 mln dolarów na jednostkę testującą komunikację laserową. Dokładne koszta znane będą po zakończeniu negocjacji pomiędzy NASA, zespołami projektantów misji oraz potencjalnymi inwestorami.
Projekty wybrane zostały spośród 47 złożonych propozycji. Konkurs skierowany był do środowisk badawczych, skupiających się wokół takich obszarów jak: zaawansowana komunikacja w przestrzeni kosmicznej; pozycjonowanie, nawigacja i synchronizacja; usuwanie zagrożeń związanych z kosmicznymi odłamkami; loty w formacji oraz operacje cumowania.
Jednym z czynników wpływających na podjęcie przez agencję wyboru była oczywiście wykonalność projektu. Nie mógł być on wysoce skomplikowany ze względu na koszty. Powinien również prowadzić do dalszego rozwoju technologii. Mimo planów przekazania 1 mld dolarów na rozwój technologii w NASA w roku fiskalnym 2012, ostatecznie zadecydowano wydać zaledwie 375 mln dol. Dla porównania na programy badawcze wysokich technologii wydano w obecnym roku fiskalnym, kończącym się 30 września, 512 mln dol. W sytuacji tak niestabilnego finansowania agencja uwzględniła dodatkowe elementy w procesie wyboru misji demonstracyjnych.
Ostatecznie wszystkie 3 jednostki odbędą lot na orbitę w charakterze ładunku dodatkowego, wyniesione za pomocą rakiet komercyjnych. Wykorzystane zostaną rakiety, które wraz z ładunkiem podstawowym będą miały jeszcze zdolność zabrania ładunków dodatkowych. Rozwiązanie to przełoży się na redukcję finalnego kosztu każdej z trzech misji.
Wybrane misje demonstracyjne to:
- Projekt nowoczesnego zegara atomowego dla misji międzyplanetarnych, wielokrotnie bardziej precyzyjnego od obecnie używanych systemów, który zostanie wysłany jako ładunek dodatkowy przy okazji lotu na orbitę nowej generacji satelity telekomunikacyjnego Iridium. Projekt opiera się na miniaturowym zegarze kwantowo-jonowym, który bazuje na wykrywaniu zmian stanów energii jonów rtęci. Efektem tej demonstracji może być bardzo dokładne określanie pozycji za pomocą systemu GPS. Misja będzie gotowa w 3 lata po rozpoczęciu zaawansowanej fazy projektu, rozwijanego przez naukowców z Jet Propulsion Laboratory (Kalifornia).
- Demonstrator komunikacji laserowej zostanie umieszczony na geosynchronicznej orbicie na wysokości blisko 36 tyś. km nad równikiem Ziemi, co zapewni idealną pozycję do przeprowadzenia eksperymentalnych łączności z satelitami i stacjami naziemnymi. NASA planuje przenieść się z dotychczasowego radiowego systemu komunikacji na optyczny, dużo wydajniejszy (stukrotna poprawa przepustowości, przekładająca się np. na znacznie szybsze ściąganie dużych porcji danych z orbiterów Marsa). Demonstrator tej technologii zostanie przymocowany do jeszcze nieznanego komercyjnego satelity telekomunikacyjnego. Start tej misji możliwy będzie w przeciągu czterech lat. Za projekt odpowiada zespół badaczy z Goddard Space Flight Center (Maryland).
- Demonstrator żagla słonecznego zaproponowany przez L’Garde Inc., który po dotarciu na orbitę rozłoży super cienką membranę o powierzchni 1400 m2 (jeśli się uda, to będzie to statek z największym żaglem w historii, nawet czterokrotnie większym od tych, rozkładanych na Ziemi). Najbardziej znanym statkiem wykorzystującym ten napęd był japoński IKAROS, który potwierdził, iż oddziaływanie ciśnienia promieniowania słonecznego na żagiel zapewnia możliwość przemieszczania się w przestrzeni kosmicznej. Podczas tej misji zademonstrowano także kontrolę sterowania lotem za pomocą żagla (poprzez odpowiednie nim manewrowanie). Demonstrator firmy L’Garde Inc. umożliwi wykonanie kolejnych kilka kroków naprzód, m.in. ukazując zastosowanie tej technologii. Amerykańska Narodowa Służba Oceaniczna i Meteorologiczna (NOAA) we współpracy z NASA i L’Garde Inc. wspólnie będą nadzorować postępy tej misji. Jeśli wszystkie testy wypadną pomyślnie to statki z żaglami słonecznymi zostaną wykorzystane w projekcie GeoStorm. NOAA w ramach tego projektu umieszcza konwencjonalne satelity w punkcie libracyjnym L1 (Lagrange’a 1 – stabilnym grawitacyjnie), oddalonym 1,5 mln km od Ziemi. Satelity te pełnią funkcje ostrzegawcze przed nagłymi zjawiskami związanymi ze Słońcem, dając około 15 minut na przygotowanie się do uderzenia (odpowiedzialnego za przerwy w komunikacji, burze elektromagnetyczne i niekiedy przeciążenia infrastruktury energetycznej). Przy wykorzystaniu statków napędzanych żaglami słonecznymi, możliwe byłoby umieszczenie ich w odległości trzy razy większej, co przekłada się także na większą ilość czasu na reakcję (do około 45 minut). Ponadto w przyszłości statki napędzane żaglami mogą posłużyć do transportu ładunków w przestrzeni kosmicznej bądź oczyszczania niskich orbit z zalegających tam niebezpiecznych dla satelitów i Międzynarodowej Stacji Kosmicznej śmieci i odłamków.
O postępach w pracach nad każdym z projektów będziemy na bieżąco informować na łamach serwisu Kosmonauta.net
(NASA)
