En ce qui concerne la technologie spatiale, il peut sembler que rien d'important ne s'est produit depuis l'atterrissage sur la lune il y a quatre décennies. Mais si vous voulez imaginer comment l'exploration spatiale se développera dans les décennies à venir, il vous suffit de prêter attention au programme peu connu de la NASA de concepts innovants tournés vers l'avenir (NIAC). Les spécialistes qui y sont employés étudient la question du financement d'idées avancées qui, selon l'agence spatiale américaine, pourraient ouvrir de nouvelles possibilités d'exploration du système solaire.
«La mission du NIAC est de donner une chance à des projets audacieux et inhabituels qui sont considérés comme trop risqués», déclare le directeur du programme du NIAC, le Dr Jay Katker. Depuis 2011, le programme alloue chaque année des fonds importants à des projets susceptibles d'entraîner des progrès technologiques importants. Il y a très peu de restrictions. Les idées financées couvrent de nombreux domaines, des systèmes robotiques avancés aux solutions d'ingénierie avancées nécessaires pour envoyer des humains sur Mars. «Nous recevons des centaines de candidatures chaque année, et à chaque fois, il y a des idées étonnantes auxquelles personne n'a pensé auparavant», déclare Volker.
Nous avons sélectionné 10 projets qui ont récemment reçu le feu vert sous la forme de subventions du CANI. Cela peut prendre de nombreuses années avant qu'ils ne se montrent dans l'espace, mais ils valent toujours la peine d'être connus. Ils sont présentés par ordre croissant de nos notes …
Rover à ressort
Des roquettes, des parachutes et des coussins d'air ont permis à plusieurs rovers d'atterrir sur Mars. Mais la prochaine génération de robots scouts planétaires pourrait être réalisée en utilisant une technologie complètement différente. Le Dr Vytas SunSpiral et ses collègues de la NASA envisagent d'envoyer un robot sur la lune de Saturne Titan, qui sera entièrement constituée de tiges maintenues ensemble par des câbles tendus. Une telle structure «tendue», équipée de matériel scientifique, ne nécessite ni parachute ni airbag. «La structure elle-même est suffisamment flexible pour absorber l'énergie d'impact lors de l'atterrissage et pour protéger la charge utile», explique Sunspiral. Et cela offre également de la mobilité. «Après l'atterrissage, en raccourcissant et en allongeant les câbles, elle peut se déplacer pour explorer la planète.
Astronautes en hibernation
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L'idée d'hiberner les astronautes lors de longues missions interplanétaires a été continuellement exploitée dans la science-fiction. De 2001 Space Odyssey à Avatar, les systèmes de survie sophistiqués deviennent une image visible des technologies spatiales hautement avancées du futur. Mais même maintenant, alors que Mars est considéré comme le lieu des futures activités pionnières, certains travaillent déjà à utiliser l'idée de science-fiction de l'hibernation dans la réalité. Le Dr John E Bradford, président de la société américaine SpaceWorks Engineering, qui a reçu des fonds pour rechercher cette technologie prometteuse, explique: «En bref, nous voulons endormir l'équipage envoyé sur Mars pendant une période de six à neuf mois - c'est la durée du vol entre la Terre et Mars."
La technique du "sommeil profond" que l'équipe de SpaceWorks recherche est connue sous le nom de thérapie hypothermique. «Il est régulièrement utilisé pour traiter les blessures graves», explique Bradford. "Pour induire cet état d'hibernation, il est nécessaire d'abaisser la température corporelle centrale de 3 à 5 ° C et d'introduire un sédatif doux." C'est très différent du processus de congélation des astronautes, qui est montré dans les films, souligne Bradford. «Nous ne sommes pas engagés dans la cryoconservation et n'essayons pas d'arrêter tous les processus moléculaires. Notre objectif est de pouvoir garder l'équipage inactif dans un espace confiné pendant une certaine partie de la mission."
Pour maintenir les astronautes en vie, l'équipe étudie les applications médicales de cette technologie. «Les patients sont nourris et abreuvés par voie intraveineuse à l'aide de solutions aqueuses. Cette méthode est appelée nutrition entièrement parentérale et est régulièrement utilisée pour maintenir l'existence humaine sur de longues périodes dans le traitement des patients atteints de cancer », explique Bradford.
Il y a un certain nombre d'avantages à maintenir l'équipage endormi pendant un long voyage spatial, dit Bradford: «Si l'équipage est dans cet état, le volume de l'espace habitable peut être considérablement réduit. Cela réduit finalement la masse totale de l'engin spatial lancé. L'espace habitable sera un très petit module, conçu pour quatre ou six membres d'équipage, chacun étant dans sa propre chambre d'hibernation. Lorsque l'équipage est réveillé, il a besoin d'un espace dans lequel il peut cuisiner et manger, faire de l'hygiène et faire de l'exercice, dormir, s'amuser et faire des recherches."
Cela peut également être bénéfique pour le bien-être des astronautes. «Lors d'une expédition vers Mars, une petite troupe d'humains sera confinée dans un très petit espace pendant de longues périodes de temps sous un stress élevé et sans possibilité d'interrompre le vol en cas de problèmes», explique Bradford. "De nombreuses difficultés sont atténuées si l'équipage se couche pendant une période de stress croissant et, éventuellement, d'ennui."
Pourtant, de nombreuses recherches sont nécessaires pour rendre cette technologie applicable dans l'espace. «En fin de compte, je pense que cela deviendra le principal mode de voyage interplanétaire», déclare Bradford. - Imaginez que vous allez dormir et vous réveiller dans 6 mois déjà sur Mars. Pas si mal!"
Impression 3D spatiale
Les premiers astronautes à explorer Mars seront confrontés à des dangers. En plus du rayonnement dans l'espace et sur la planète elle-même, ils devront vivre dans un avant-poste éloigné sans possibilité de ravitaillement opérationnel si nécessaire. Si une partie vitale de l'engin spatial se brise en surface, il n'y aura personne pour livrer une pièce de rechange. Le projet NIAC Thrifty Air Biomaterials pourrait être la solution. Il explore comment les cellules vivantes peuvent être utilisées en combinaison avec l'impression 3D pour créer des pièces de vaisseau spatial, des matériaux de construction et peut-être même des tissus humains.
Train d'atterrissage plat
Il a fallu des années de planification et d'ingénierie de pointe pour préparer la procédure d'atterrissage complexe du laboratoire scientifique Curiosity Mars de la NASA en 2012. Le succès de la mission dépendait du fonctionnement sans faille des systèmes d'atterrissage. Aujourd'hui, Curiosity nous apporte des images uniques de l'un des endroits les plus scientifiquement intéressants de la planète rouge. Mais il existe un moyen beaucoup plus simple d'explorer de nombreux coins plus intéressants du système solaire. Le projet 2D Planetary Lander explore les technologies nécessaires pour créer une variété de dispositifs épais qui peuvent être dispersés sur une planète, un satellite ou un astéroïde. Chacun de ces appareils, d'une épaisseur de seulement quelques millimètres, couvrira une superficie d'environ un mètre carré; il portera un panneau solaire, une électronique de communication,ainsi que des capteurs de rayonnement, de vent et de température.
De plus, vous pouvez y installer de subtils instruments scientifiques pour étudier les environs immédiats. Jusqu'à 50 appareils de ce type peuvent être envoyés à la cible en un seul vol. Lorsque plusieurs véhicules de rentrée 2D sont lancés, ce n'est peut-être pas le poids qui atterrira avec succès. C'est acceptable, explique le chef de projet, le Dr Hamid Hemmati. «Il permet également d'atterrir dans des zones à haut risque mais d'un grand intérêt géologique.
Appareil de raid de vol qualifié
Les rovers et les engins spatiaux en orbite sont bons pour explorer le système solaire et fournir des échantillons de sol de mondes lointains. Fournir des échantillons sur Terre, quant à lui, n'est pas facile. Même s'il était possible de lancer la sonde sans aucun problème, elle a un long chemin vers le but, un atterrissage, un décollage et un retour risqués par l'atmosphère terrestre. Demandez à l'équipe de NASA Genesis ce que vous ressentez. L'appareil a réussi à collecter des échantillons de vent solaire sur une route spatiale d'une longueur de 32 millions de km, et à la fin s'est écrasé sur la surface de la terre à une vitesse de 320 km / h dans le désert de l'Utah en raison de parachutes non ouverts.
Désormais, un groupe dirigé par le professeur Robert Wingley de l'Université de Washington à Seattle (USA) explore la possibilité d'utiliser des techniques d'embarquement pour l'échantillonnage. L'idée est qu'en survolant un astéroïde ou un satellite, déposez des pénétrateurs connectés au vaisseau spatial avec de longs filaments sur sa surface. «Pour les astéroïdes, vous aurez besoin d'un filament de seulement quelques kilomètres de long et peut-être de dizaines de kilomètres pour les satellites», explique Wingley. Une fois que les pénétrateurs ont touché la surface, ils ramassent la substance dans la capsule pour renvoyer les échantillons. Cette capsule est ensuite tirée par une ficelle vers la sonde et renvoyée sur Terre. "Cette technique fournira un énorme bond en avant dans la compréhension de l'origine du système solaire", a déclaré Wingley.
Robots de construction en orbite
Les scientifiques peignent depuis longtemps des images de structures orbitales géantes et de vaisseaux spatiaux avec d'énormes panneaux solaires flottant dans le système solaire. Le lancement de structures aussi colossales dans l'espace coûte de l'argent astronomique et, comme nous l'avons vu avec l'ISS, la plupart des travaux d'installation nécessitent la participation d'astronautes.
Le Dr Robert Hoyt et ses collègues de Tethers Unlimited explorent actuellement un moyen de contourner ces difficultés. L'idée est de lancer des structures capables de s'auto-assembler en orbite. Les auteurs l'appellent SpiderFab ("spider-fabricator"). «Nous développons un processus dans lequel les matériaux sont lancés dans l'espace sous forme de bobines ou de rouleaux de ruban, puis ces matériaux sont traités pour créer les structures nécessaires», explique Hoyt. En combinant la robotique avec la technologie d'impression 3D, le groupe espère commencer par les conceptions orbitales les plus simples, puis passer au développement d'éléments pour les engins spatiaux de nouvelle génération. "Les vols habités dans le système solaire nécessitent d'énormes structures pour déployer des panneaux solaires, des boucliers anti-rayonnement et d'autres composants critiques", a déclaré Hoyt."Pouvoir lancer des matériaux sous une forme compacte, comme une bobine de fibre ou un conteneur de polymère, nous permettra d'utiliser des fusées de plus petite taille et de moindre coût."
Rover à voile
Vénus a mauvaise réputation, et à juste titre. Des pluies d'acide sulfurique, une pression atmosphérique énorme et une surface chaude avec une température d'environ +460 ° C le rendent extrêmement inhospitalier. Le dernier endroit où vous souhaitez envoyer un véhicule automoteur. Cependant, les scientifiques planétaires sont sur le point de le faire et veulent même l'équiper d'une voile. Oui, à la voile. Dans le cadre du programme NICA, des scientifiques de la NASA étudient la possibilité d'envoyer un voilier terrestre vers une deuxième planète depuis le Soleil. L'appareil pourrait rouler à travers les plaines de lave relativement plates de Vénus dans une brise légère, disent les développeurs. Si tout se passe comme il se doit, le rover Venus peut fonctionner pendant environ un mois, pensent-ils.
Réflecteurs de lumière du soleil
Si jamais nous retournons sur la lune, l'un des endroits qui nous intéresse est la zone autour du cratère Shackleton. La partie intérieure du cratère est constamment cachée dans l'ombre, et son arbre est éclairé par le soleil presque tout le temps. Le sol à l'intérieur pourrait contenir de la glace qui serait nécessaire pour une future base lunaire, et le puits serait un endroit idéal pour abriter des panneaux solaires. Cependant, il sera difficile d'explorer les profondeurs du cratère Shackleton et des formations similaires sur d'autres corps célestes en raison de l'obscurité. Le projet Transformers for Extreme Environments propose de changer cela avec des véhicules autonomes légers capables de refléter la lumière du soleil dans l'obscurité. La conception en forme d'origami peut être utilisée pour éclairer le fond d'un cratère, pour chauffer une surface et pour la communication.
Robots sous-marins
Caché sous la surface de la lune de Jupiter, Europe, se trouve un vaste océan d'eau liquide. C'est le rêve d'un astrobiologiste. Ce qui peut être fait pour l'étudier est actuellement déterminé par un projet du NIAC dirigé par le Dr Leigh McCue de l'Université polytechnique de Virginie (États-Unis).
Selon le plan du groupe, trois véhicules de descente devraient être envoyés à la surface d'Europe. Chacun d'eux sera équipé d'un cryobot qui fondra son chemin à travers la croûte de glace jusqu'à ce qu'il se retrouve dans l'océan sous-glaciaire. Les trois cryobots relâcheront ensuite des planeurs capables de se déplacer dans l'eau, explorant l'océan en détail. «L'océan d'Europe est l'endroit le plus probable du système solaire où la vie extraterrestre pourrait être trouvée», a déclaré McKew. - Cela m'inspire beaucoup; l'exploration des glaces en Europe pourrait changer notre façon de penser la vie."
