從開采月球水冰到智能航天服，再從“太陽沖浪”飛船到先進的系外行星搜尋者，美國宇航局選定了一系列處在早期研發(fā)階段的太空探索技術，將在2019年提供資金以進行進一步研究。

通過創(chuàng)新先進概念（NIAC）計劃，美國宇航局為18個研究項目提供資金。這些項目旨在設計和測試各種技術概念，用于宇航局未來可能執(zhí)行的探索任務。宇航局空間技術任務理事會負責人吉姆·魯特爾表示：“我們的NIAC計劃通過投資革命性技術研發(fā)，孕育可以改變宇航局未來任務面貌的先進概念。我們期待美國的創(chuàng)新者幫助我們利用新技術推動太空探索的邊界?！?/p>

1．金星大氣層勘測

BREEZE飛行器（用于極端環(huán)境和區(qū)域探索的仿生射線的英文首字母縮寫）旨在對金星大氣層進行細致勘測。這一設計將充氣結構與仿生運動學相結合。研究人員研制了一個能夠在金星云層下方進行觀測的BREEZE原型。BREEZE利用拉緊的繩索提高飛行效率，繩索可幫助控制BREEZE的升降。此外，BREEZE還裝有太陽能電池板，能夠在飛行途中發(fā)電。

2．探索金星

圖片展示的金星探測器采用雙體結構，可用于執(zhí)行長期地表勘測任務。雙體結構包括一艘懸浮飛船和一顆著陸器，前者從金星大氣層收集能量，而后利用無線傳輸技術，將能量傳輸給地表的著陸器。這項技術能夠讓著陸器獲得源源不斷的能量，進而長期執(zhí)行地表勘測任務。

3．智能航天服

德州農(nóng)工大學的工程師研制了一款新型航天服的原型，名為“智能航天服”（SmartSuit）。在設計上，這款航天服能夠提高宇航員艙外活動的移動能力和靈活性，可用于載人火星和其它行星探索任務。智能航天服采用加壓設計和柔性機器人技術，能夠降低宇航員與周邊環(huán)境的互動難度。此外，這款航天服還裝有一系列傳感器和可伸展的自愈皮膚。自愈皮膚可以充當屏幕，顯示周邊環(huán)境的信息。

4．系外行星探測

雙用途系外行星望遠鏡（DUET）的接收面積是計劃建造的口徑最大地面望遠鏡的4倍，口徑則是后者的2倍。這架望遠鏡能夠利用徑向速度法和天體測量學技術對系外行星進行間接探測，同時也能通過測量母星所放射光線的波長，直接探測到系外行星的蹤跡。

5．大氣感知微探針

西弗吉尼亞大學的科學家提議使用微探針研究行星大氣層。微探針懸掛在一個200米長的環(huán)上，環(huán)提供大氣阻力和靜電升力。這種微型探測器有兩個電動吊桿，能夠感知大氣層的電荷，同時收割少量電量，滿足探測器的用電需求。此外，微探針還將配備轉換裝置、用于補充和調(diào)節(jié)靜電荷的激發(fā)器、集成微處理器、無線電以及傳感器。

6．SPEAR深空探測器

SPEAR是一款具有成本效益的輕型核電推進探測器，利用一種反應堆慢化劑和先進的熱電發(fā)電機提供動力，以大幅降低堆芯質(zhì)量。借助這種探測器，天文學家可以執(zhí)行深空探索任務。

7．開傘索解纜動力系統(tǒng)（RIPS）

讓探測器登陸行星是一項令人敬畏的挑戰(zhàn)。太陽能并非始終可以獲取，其它能源的成本高、風險大或者過于復雜。開傘索解纜動力系統(tǒng)（RIPS）能夠讓探測器降落到擁有致密大氣層的行星表面。宇航局表示：“RIPS利用了致密大氣層這個有利條件，借助阻力或者浮力產(chǎn)生電量。在執(zhí)行某些任務時，這種動力系統(tǒng)在重量、成本、發(fā)電量和復雜性方面均優(yōu)于常規(guī)能源?！?/p>

8．星際探測器

美國宇航局格倫研究中心的天文學家希望放飛超微型探測器，勘測附近的系外行星。這種新型探測器的重量只有幾毫克，能夠在飛行過程中收割能量。

9．月球采礦

借助所謂的月球極地氣體動力采礦前哨（LPMO），研究人員可以開采用于制造推進劑的月球極地水冰，以降低載人探月和殖民月球的成本?，F(xiàn)在，研究小組已經(jīng)鎖定了月球極地隕坑附近的幾個登陸區(qū)。雖然這些隕坑被永凍土覆蓋并且完全處在黑暗之中，但周邊區(qū)域有陽光照射。太陽能電池板可以收集陽光發(fā)電，以滿足月球水冰開采前哨的用電需求。

10．太空垃圾清理

科學家提議打造橫切遠地點燃料補給軌道導航儀（CHARON），利用主動碎片清理技術（ADR）移除太空垃圾。ADR技術能夠改變某些最大太空碎片的位置，讓它們進入衰減軌道，在不到25年時間里一步步墜落地球大氣層并燃燒殆盡。CHARON由從低地球軌道獲取的低密度氮和氧提供動力。

11．熱力采礦

科羅拉多礦業(yè)大學的研究人員研發(fā)了一項熱力采礦技術，可用于開采太陽系冰冷天體的水冰資源。與其它開采技術不同，熱力采礦利用重新定向的陽光直接加熱冰封地表，或者利用鉆孔中的導熱桿和加熱器，加熱地下。這項開采技術簡單易行且成本低廉，可用于開采制造推進劑所需的水冰。現(xiàn)在，研究小組正對太陽系的天體進行評估，尋找熱力采礦技術的最佳地點。

12．小型衛(wèi)星

受立方體衛(wèi)星啟發(fā)，美國宇航局噴氣推進實驗室的研究人員提議研制低成本小型衛(wèi)星，用于探索太陽系外側。他們建議派遣這種衛(wèi)星造訪日球層頂，即太陽風的邊緣。借助這種衛(wèi)星，科學家能夠進一步了解太陽風的傳播。

13．先進天文望遠鏡

與當前的天文望遠鏡相比，高展度多目標光譜望遠鏡（The MOST）無論是孔徑、接收面積、視場和光譜成像性能都更勝一籌。它采用緊湊設計，制造成本更低。此外，The MOST還采用扁平膜面，便于在太空部署。膜面設計將望遠鏡的重量降至最低，對表面誤差的容忍度也超過反射鏡。THE MOST項目入選NIAC計劃第二階段，研究團隊將制造和測試實驗室模型。

14．旋轉式運動擴展合成陣列（R-MXAS）

旋轉式運動擴展合成陣列（R-MXAS）是一款具有革新性的合成孔徑成像輻射計，可用于對地球進行高分辨率觀測。在設計上，R-MXAS借助剛性系繩上的一個一維天線陣列以及一個或多個以一定角度環(huán)繞一維陣列的系繩天線進行觀測。與當前的設計相比，這款新設計的個頭更小、重量更輕并且能耗更低。

15．自導波束推進系統(tǒng)

德州農(nóng)工大學工程學實驗站的研究人員將中性粒子束與激光束相結合，研發(fā)了一款用于長途太空飛行的新型推進系統(tǒng)。采用這種推進系統(tǒng)的飛船可以造訪柯伊伯帶、奧爾特云或者附近的恒星系統(tǒng)。研究人員表示這款波束推進系統(tǒng)能夠讓星際飛船的速度達到光速的10%。該項目入選NIAC計劃第二階段。在第二階段，研究小組將進一步打磨他們的模型，同時分析為飛船提供推進力的動力傳輸系統(tǒng)的可行性和設計。

16．太陽中微子探測器

科學家希望借助小型中微子探測器，在近距離環(huán)繞太陽飛行時對中微子進行測量。堪薩斯州威奇塔州立大學的研究人員研制了一個小型中微子探測器原型，采用先進的測量技術和探測器技術。太陽中微子由為太陽提供能量的核反應產(chǎn)生。這個探測器原型個頭很小，裝備防護盾，在近距離繞日飛行時保護用于收集數(shù)據(jù)的測量儀器。

17．衍射光帆

太陽帆利用從陽光中獲取的能量驅動飛船飛行。與常規(guī)太陽能技術不同，太陽帆并不發(fā)電。光線撞擊太陽帆時會改變方向，進而為飛行提供動力。顧名思義，衍射光帆利用衍射而不是反射，改變光線方向。這意味著衍射光帆的重量更輕，飛船的速度也更快。

18．太陽沖浪

所謂的“太陽沖浪”就是派遣一艘無人飛船潛入日冕或者太陽外層大氣層深處。這種飛船的防護盾采用高反射率涂層，防護盾與飛船之間裝有一個次級鍍銀反射錐，用于驅散次級紅外輻射。借助這種設計，飛船可以進入到距太陽表面不到69.5萬公里的區(qū)域。

來源：漫步宇宙

編輯：Quanta Yuan

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