NASA支持的太阳帆将把科学推向新的高度

NASA支持的太阳帆将把科学推向新的高度

在这个概念图中描绘的衍射太阳帆可以使任务能够到达难以到达的地方,比如太阳两极上空的轨道。 影像来源:MacKenzi Martin 编者注:此版本已于5月24日更新,包括有关该项目合作研究员的信息。 随着NASA的探索不断推进,该机构选择的新太阳帆概念将被用于一项示范任务,它可以将科学推向新的高度。 衍射太阳帆项目被选为NASA创新先进概念(NASA Innovative Advanced Concepts, NIAC)项目的第三阶段研究。第三阶段旨在对NIAC概念进行战略转型,为NASA、其他政府机构或商业合作伙伴带来最大的潜在影响。 “随着我们比以往任何时候都更深入地探索宇宙,我们将需要创新的尖端技术来推动我们的任务。”NASA局长比尔·纳尔逊说。“NASA创新先进概念计划有助于释放远见卓识的想法,如新颖的太阳帆,并使其更接近现实。” 就像帆船利用风横渡海洋一样,太阳帆利用阳光施加的压力推动飞船在太空中飞行。现有的反射式太阳帆设计通常非常大,非常薄,并且受到阳光方向的限制,迫使其在动力和导航之间进行权衡。衍射光帆将使用嵌入薄膜中的小光栅来利用光的衍射特性(当光通过狭窄的开口时,衍射特性导致光发散)。这将使航天器在不牺牲机动性的情况下更有效地利用阳光。 “探索宇宙意味着我们需要新的仪器、新的想法和新的出行方式。”华盛顿NASA总部NASA空间技术任务理事会(STMD)副局长吉姆·勒特说。“我们的目标是在这些技术的整个生命周期中进行投资,以支持强大的创新生态系统。” 新的第三阶段奖励将在两年内为研究团队提供200万美元,用于继续技术开发,为潜在的未来示范任务做准备。该项目由位于马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的安珀·杜比尔领导。 “NIAC使我们能够在航空航天领域培养一些最具创意的技术概念。”NASA总部NIAC项目代理项目执行官迈克·拉波特表示。“我们的目标是改变这种可能性,而衍射太阳航行计划有望在一系列激动人心的新任务应用中做到这一点。” 从深空人类探索到先进的推进和机器人技术,NASA的创新先进概念旨在通过支持早期空间技术研究来改变可能,从而从根本上改变未来。 影像来源:NASA 衍射光航行将使太阳帆的能力超出目前正在开发的任务所能实现的范围。该项目由位于马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的安珀·杜比尔领导。这一概念的可行性之前曾在纽约罗切斯特理工学院的格罗弗·斯沃茨兰德博士领导的NIAC第一阶段和第二阶段奖项下进行过研究,他继续担任该项目的联合研究员。莱斯·约翰逊在阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心负责两项即将开始的太阳帆任务,也是一名联合调查员。在早期的奖项下,该团队设计、制造并测试了不同类型的衍射帆材料;进行实验;并为绕太阳两极运行的绕射光帆任务设计了新的导航和控制方案。 第三阶段的工作将优化帆材料并进行地面测试,以支持这一概念性太阳任务。使用传统的航天器推进器很难实现经过太阳北极和南极的轨道。由恒定的阳光压力推动的轻型衍射光帆可以将科学航天器置于太阳两极周围的轨道上,以促进我们对太阳的了解并提高我们的太空天气预报能力。 “衍射太阳航行是对几十年前的光帆愿景的现代诠释。虽然这项技术可以改进多种任务架构,但它有望极大地影响太阳物理学界对独特太阳观测能力的需求。”杜比尔说。 “凭借我们团队在光学、航空航天、传统太阳航行和超材料方面的综合专业知识,我们希望让科学家能够以前所未有的方式看到太阳。” NIAC通过多个渐进的研究阶段支持有远见的研究想法。2022年2月,NASA宣布了17项第一阶段和第二阶段的方案选择。NIAC由NASA的STMD资助,STMD负责开发该机构实现其当前和未来任务所需的新的跨领域技术和能力。 如欲了解更多有关NASA在太空技术方面投资的信息,请访问: https://www.nasa.gov/spacetech 参考来源: https://www.nasa.gov/press-release/nasa-supported-solar-sail-could-take-science-to-new-heights

阿尔忒弥斯1号发射后,NASA太阳帆任务将追逐小行星

阿尔忒弥斯1号发射后,NASA太阳帆任务将追逐小行星

NEA Scout由一个鞋盒大小的立方体卫星(左上)和一个约为壁球场大小的薄铝涂层太阳帆(左下)组成。在阿尔忒弥斯1号发射后,风帆将利用阳光推动立方体卫星到达一颗小行星上(如右图所示)。 影像来源:NASA NEA Scout将访问一颗比一辆校车还小的小行星,这是迄今为止航天器所研究的最小的小行星。 NASA的近地小行星侦察探测器将与阿尔忒弥斯1号无人测试飞行一起发射,这架鞋盒大小的近地小行星侦察探测器将追踪一颗有史以来由宇宙飞船访问过的最小的小行星。它将通过展开一个太阳帆来利用太阳辐射进行推进,这是NASA第一次进行此类深空任务。 NEA Scout的目标是2020 GE,这是一颗尺寸小于60英尺(18米)的近地小行星(NEA)。以前从未近距离探索过直径小于330英尺(100 米)的小行星。该航天器将使用其科学相机进行仔细观察,测量物体的大小、形状、旋转和表面特性,同时寻找可能环绕2020 GE的任何灰尘和碎片。 由于相机的分辨率小于4英寸(10厘米)每像素,任务的科学团队将能够确定2020年通用电气是固体——就像巨石一样——或者如果它是较小的岩石和尘埃组成的簇在一起像一些较大的小行星的堂兄弟,比如小行星)。 由于相机的分辨率低于每像素 4 英寸(10 厘米),因此该任务的科学团队将能够确定2020 GE是否像巨石一样坚固,还是像小行星贝努那样由小岩石和尘埃组成。 “由于地球天文台发现了近地小行星,NEA Scout已经确定了几个目标,所有目标都在16到100英尺(5到30米)大小的范围内。”位于南加州的NASA喷气推进实验室的任务首席科学研究员朱莉·卡斯蒂略·罗格斯说。“2020年,GE代表了一类我们目前知之甚少的小行星。” 作为NASA行星防御协调办公室近地天体搜索工作的一部分,亚利桑那大学的卡特琳娜天空调查在2020年3月12日首次观测到了GE。 NEA Scout由位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔航天飞行中心和喷气推进实验室在NASA高级探索系统部门的领导下开发,是一项科技示范任务,将加强NASA对近地小行星的了解。使用六单元立方体卫星,它将作为强大的太空发射系统(SLS)火箭上的10个次级有效载荷之一,该火箭将不早于2022年3月在佛罗里达州NASA肯尼迪航天中心发射。然后,NEA Scout将通过连接火箭和猎户座飞船适配器环上的分发器进行部署。 该任务将作为未来可能利用小行星资源的人类和机器人任务的灵活侦察员,并将获得有关这类近地小行星防御的重要信息。 全交互的小行星之眼利用科学数据帮助可视化小行星和彗星围绕太阳的轨道。放大以与您最喜欢的航天器一起探索这些迷人的近地物体。 资料来源:NASA/JPL-Caltech “尽管从行星防御的角度来看,大型小行星最受关注,但像2020 GE这样的物体更为常见,尽管它们的尺寸较小,但它们可能对我们的星球构成威胁。”卡斯蒂略·罗杰斯说。车里雅宾斯克流星是由一颗直径约65英尺(20米)的小行星引起——它于 2013 年 2 月 15 日在俄罗斯城市上空爆炸,产生的冲击波打破了整个城市的窗户,造成 1,600 多人受伤。那是与2020 GE相同级别的近地小行星。 低质量,高性能 了解更多关于小行星2020 GE的信息只是NEA Scout工作的一部分。它还将展示用于深空相遇的太阳帆技术。当卫星发射后从分配器中释放出来时,航天器将使用不锈钢合金帆桁展开一个太阳帆,该太阳帆将从小包裹扩展到925 平方英尺(86 平方米),大约一个壁球场大小。 这种轻巧的镜面帆由比头发薄的塑料涂层铝制成,通过反射太阳光子(太阳辐射的量子粒子)来产生推力。风帆将提供NEA Scout的大部分推进力,但推进剂供应有限的小型冷气推进器也将辅助机动和定向。 “这个项目的起源是一个问题:我们真的能用一个微型航天器执行深空任务并以低成本生产有用的科学吗?”马歇尔航天中心的首席技术调查员莱斯·约翰逊说。“这是一个巨大的挑战。对于小行星表征任务,立方体卫星上根本没有足够的空间容纳大型推进系统和它们所需的燃料。” 太阳光是一种恒力,所以一个装有大型太阳帆的小型航天器最终可以以每秒数英里的速度飞行。约翰逊表示,太阳帆是一种用于低质量、低体积航天器的高性能推进系统。NEA Scout将通过倾斜和倾斜帆来改变阳光的角度,改变推力和行驶方向,类似于船只利用风航行的方式。 阳光是一种恒定的力量,因此配备大型太阳帆的微型航天器最终可以每秒行进数英里。约翰逊表示,太阳帆是一种用于低质量和小体积航天器的高性能推进系统。 NEA Scout将通过翻转和倾斜帆来改变阳光的角度,改变推力和行进方向,就像船利用风航行一样。 2023年9月,小行星2020 GE将与地球近距离接触,在月球的引力帮助下,NEA Scout将获得足够的速度以迎头赶上。在航天器接近小行星一英里以内之前,任务导航员将微调NEA Scout的轨道。 “NEA Scout可能会以低于每秒100英尺(30米)的相对速度完成小行星有史以来最慢的飞越。”卡斯蒂略·罗杰斯说。 “这将给我们几个小时来收集宝贵的科学信息,让我们能够近距离观察这类小行星的样子。” NEA Scout 为未来的太阳帆奠定了基础:NASA先进的复合太阳帆系统将展示新颖的、轻型的帆桁,在2022年发射后从立方体卫星上部署太阳帆。之后,占地 18,000 平方英尺(近 1,700 平方米)的太阳帆技术演示项目 Solar Cruiser 将在 2025 年利用阳光向太阳移动,使未来的任务能够更好地监测太空天气。 有关NEA Scout任务的更多信息,请访问: https://www.nasa.gov/content/nea-scout

激光通信中继演示升空!

激光通信中继演示升空!

NASA’s Laser Communications Relay Demonstration, or LCRD, launched aboard a United Launch Alliance Atlas V rocket on the Department of Defense’s Space Test Program 3 mission from Space Launch Complex 41 at Cape Canaveral Space Force Station, Tuesday, Dec. 7, 2021, from NASA’s Kennedy Space Center in Florida. NASA的激光通信中继演示,或LCRD,由联合发射联盟宇宙神Ⅴ型火箭发射,于2021年12月7日星期二,在美国国防部的空间测试计划3任务中从佛罗里达州的NASA肯尼迪航天中心卡纳维拉尔角太空部队站的41号航天发射复合体发射。 LCRD will showcase the unique capabilities of optical communications. The mission’s Space Test Program Satellite-6 spacecraft also hosts the NASA-U.S. Naval Research Laboratory Ultraviolet Spectro-Coronagraph (UVSC) Pathfinder. LCRD将展示光通信的独特能力。该任务的太空测试计划卫星6号航天器还搭载了NASA-U.s.海军研究实验室紫外光谱日冕仪(UVSC)探路者。 Image Credit: NASA/Joel Kowsky 图片来源:NASA/Joel Kowsky

NASA的激光通信技术,在太空中安全进行科学实验

NASA的激光通信技术,在太空中安全进行科学实验

2021年12月7日,一枚联合发射联盟宇宙神Ⅴ型火箭在卡纳维拉尔角空间站的41号号太空发射中心与国防部的太空测试计划3(STP-3)任务一起发射。该任务的太空测试计划卫星-6(STPSat-6)航天器承载了NASA的激光通信中继演示(LCRD)和NASA-US海军研究实验室紫外线光谱-日冕探测器(UVSC探路者)。 图片来源:NASA/JoelKowsky NASA的激光通信中继演示(LCRD)和NASA-U.S.用于研究太阳辐射的海军研究实验室太空天气有效载荷于美国东部时间12月7日星期二凌晨5点19分升空。 作为美国太空部队空间测试计划3号任务的一部分,有效载荷由位于佛罗里达州卡纳维拉尔角太空基地的联合发射联盟宇宙神Ⅴ型火箭搭载太空测试计划6号卫星发射升空。 LCRD将展示NASA的首个双向激光中继通信系统,通过不可见的红外激光器发送和接收数据,其数据速率是航天器传统使用的无线电频率系统的10到100倍。 “这次发射为太空任务引入了一项令人兴奋的新技术,”位于华盛顿NASA总部的NASA空间技术任务理事会副局长吉姆·罗伊特说。“展示这种与宇宙飞船沟通的创新方式,将为这项技术打开大门,扩大未来太空任务的视野。” 在卫星上发射的另一个NASA科学有效载荷是紫外线光谱-日冕探测器(UVSC探路者),这是一项与海军研究实验室的联合实验,研究太阳高能粒子的起源,这是太阳最危险的辐射形式。 “我们很高兴欢迎UVSC探路者加入太阳物理天文台舰队,”NASA总部太阳物理学部门的首席技术专家丹尼尔·摩西说。“这项合作有可能开发出一种新的、具有高影响力的工具,具有预测高能太阳粒子风暴的能力,这将使未来的太空任务成为可能,帮助我们探索更远,旅行更安全。” NASA的LCRD将展示空地激光通信(也称为光通信)的优势。LCRD将以1.2Gbps的速率从地球同步轨道发送和接收数据。以这种速度,您可以在一分钟内下载一部电影。与射频系统相比,激光通信系统更小、更轻且功耗更低。这些优势与激光通信的更高带宽相结合,可以推动机器人和人类跨越太阳系的探索。 “LCRD是NASA建立‘光之十年’计划的关键里程碑,该计划涉及将光学技术注入太空通信和导航,”NASA总部空间通信和导航计划副副局长巴蒂·尼尤尼斯说。“到本世纪30年代,我们预计光学技术将在实现可互操作、可靠和强大的空间通信基础设施方面发挥关键作用,在政府和商业用户和提供商之间提供无缝操作和漫游能力。” 在发射并确认有效载荷在太空中运行良好后,LCRD将开始从其地球同步轨道上的位置(距地球约22,000英里)使用红外激光与加利福尼亚和夏威夷的地面站发送和接收数据。 LCRD将花费两年时间进行实验,评估地球大气中的天气和其他变化如何影响激光通信,并测量链路性能以改进其操作能力和流程。一些实验将模拟月球和地球之间的中继场景,以告知有朝一日如何在NASA的阿尔忒弥斯任务中使用激光通信。这些实验和模拟将为未来NASA和商业任务的发展提供信息,这些任务希望利用地球轨道上的光通信,探索月球、火星和更远的地方。 在其任务的后期,LCRD将充当国际空间站上的光通信终端和地球上的地面站之间的中继。NASA的集成LCRD近地轨道用户调制解调器和放大器终端将允许首次演示来自空间站的完全运行的端到端激光通信系统。 LCRD的任务、愿景、设计和开发将在NASA新一季的“隐形网络”播客中进行深入报道。播客共五集,从12月7日开始,此后每周三更新,播客将重点介绍这项任务在太空中证明的激光通信技术的未来以及实现这项任务的背后人物。 LCRD由NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心领导,与NASA在南加州的喷气推进实验室和麻省理工学院林肯实验室合作。LCRD由NASA的技术演示任务计划、空间技术任务理事会的一部分以及NASA总部的空间通信和导航计划资助和管理。 LCRD由NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心领导,并与NASA位于南加州的喷气推进实验室和麻省理工学院的林肯实验室合作。LCRD由NASA技术示范任务计划(隶属于空间技术任务理事会)和NASA总部的空间通信和导航计划资助和管理。 UVSC探路者是在美国海军研究实验室设计和建造。它由NASA的太阳物理计划和海军研究办公室资助。它由NASA总部的太阳物理技术和仪器开发科学项目办公室管理。 STP由美国太空部队的太空系统司令部运营。STPSat-6由诺斯罗普格鲁曼公司建造。 要了解有关LCRD和激光通信的更多信息,请访问: https://www.nasa.gov/lasercomms 参考来源: https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-laser-communications-tech-science-experiment-safely-in-space-0

为科学照亮夜空

为科学照亮夜空

In this image, a NASA Black Brant XII suborbital sounding rocket was launched at 8:44 p.m. EDT, Sunday, May 16, 2021, from the Wallops Flight Facility. The four stage rocket carried the KiNETic-scale energy and momentum transport eXperiment, or KiNet-X, designed to study a very fundamental problem in space plasmas, namely, how are energy and momentum transported between different regions of space that are magnetically connected. These student-designed projects are a mix of technology and science experiments, including the development of a 360-degree camera for use on sounding rockets; space debris removal concepts; a solar array deployment system for CubeSats; and collection of particles in space for research on the origins of life. Learn more about sounding rockets. Image Credit: NASA Wallops/Terry Zaperach 在这张照片中,美国东部时间2021年5月16日周日晚8点44分,美国宇航局布莱克布兰特XII亚轨道探测火箭从瓦勒普斯飞行设施发射升空。 这枚四级火箭携带了动能尺度的能量和动量传输实验(KiNet-X),旨在研究空间等离子体中的一个非常基本的问题,即能量和动量如何在磁连接的不同空间区域之间传输。…

太阳帆小行星任务准备在阿尔忒弥斯 I号任务上发射

太阳帆小行星任务准备在阿尔忒弥斯 I号任务上发射

编者注:本文已被更新,以反映 NEA Scout 相机分辨率的正确公制转换。 NASA的近地小行星航天器被安全地藏在佛罗里达州肯尼迪航天中心的NASA强大的太空发射系统(SLS)火箭中。太阳航行立方体卫星是搭载阿尔忒弥斯I号任务的几个次级有效载荷之一,阿尔忒弥斯 I号任务是NASA SLS和猎户座飞船的首次综合飞行。 工程师为NEA Scout的整合和运输做好准备。 影像来源:NASA NEA Scout是一个鞋盒大小的小型航天器,它被封装在一个分配器中,并连接到连接SLS火箭和猎户座航天器的转接环上。阿尔忒弥斯 I号任务将是一次无人飞行测试。它还为几个立方体卫星提供深空运输,为像 NEA Scout 这样的小型航天器作为阿尔忒弥斯计划的一部分到达月球和更远的地方提供机会。 NEA Scout航天器在NASA马歇尔的重力卸载装置、系统测试配置中。 影像来源:NASA “NEA Scout将是美国第一个使用太阳帆推进的行星际任务,”NASA马歇尔太空飞行中心首席技术研究员莱斯·约翰逊(Les Johnson)说。“我们已经在地球轨道上进行了几次航行测试,现在我们已经准备好展示我们可以使用这种新型航天器推进装置去新的地方,进行重要的科学研究。” 立体卫星将使用不锈钢合金栏杆来展开一个铝涂层塑料薄膜帆——比人的头发还细,大约有一个壁球场那么大。这个大面积的帆将通过反射阳光产生推力。阳光中的高能粒子,即光子,在太阳帆上反弹,给太阳帆一个温和而持续的推力。随着时间的推移,这种持续的推力可以将航天器加速到非常高的速度,使其能够在太空中航行,并追赶上目标小行星。 约翰逊说:“这种类型的推进装置对于不能携带大量常规火箭推进剂的小型、轻型航天器来说特别有用。” NEA Scout也是NASA最近选定的另一项太阳帆任务——太阳巡洋舰(Solar Cruiser)的垫脚石。太阳巡洋舰将在2025年使用比NEA Scout大16倍的帆。 在阳光下航行,NEA Scout将开始为期两年的近地小行星飞行之旅。一旦它到达目的地,航天器将使用科学级相机捕捉这颗小行星的图像——每像素约4英寸(10厘米),然后科学家将进一步研究,以进一步了解这些小而重要的太阳系邻居。由于太阳帆的低速飞掠(每秒不到100英尺,或30米),高分辨率成像成为可能。 图中显示的是NEA Scout在飞越小行星目的地时展开的太阳帆。 影像来源:NASA 获得的数据将帮助科学家了解更小类别的小行星——那些直径小于100米的小行星,它们从未被航天器探测过。 NASA喷气推进实验室(JPL)的首席科学研究员朱莉·卡斯蒂略·罗杰斯(Julie Castillo-Rogez)说:“NEA Scout收集的图像将提供有关小行星物理属性的关键信息,比如轨道、形状、体积、旋转、周围的尘埃和碎片场,以及其表面特性。” 近地小行星也是勘探、就地资源利用和科学研究的重要目的地。在过去的十年里,对近地小行星的探测量稳步上升,而且预计还会增加,这为探索目的地提供了更多的机会。 “尽管它们的体积很小,但其中一些小行星可能对地球构成威胁。”NEA Scout的技术项目经理吉姆·斯托特(Jim Stott)博士说。“了解它们的特性可以帮助我们制定策略,以减少在发生撞击时造成的潜在损害。” 卡斯蒂略·罗杰斯补充说,科学家将利用这些数据来确定需要采取什么措施来降低风险、提高效率、改进机器人和人类太空探索的设计和操作。 NEA Scout是由NASA的高级探索系统部门开发的。立方体卫星是由位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔和位于南加州的喷气推进实验室设计和开发。 参考来源: https://www.nasa.gov/marshall/news/releases/2021/nasa-solar-sail-asteroid-mission-readies-for-launch-on-artemis-i.html

NASA投资1.05亿美元用于美国小企业技术开发

NASA投资1.05亿美元用于美国小企业技术开发

美国国家航空航天局(NASA)长期以来一直支持美国企业家开发技术,使其从创意发展到商业化。NASA的小企业创新研究(SBIR)项目通过为127家美国小企业提供140个新的第二阶段奖励,进一步推动了这一遗产的发展,帮助它们将创新推向市场。 这些小企业遍布美国34个州和华盛顿特区,获得的奖励总额为1.05亿美元。NASA的小企业项目致力于为NASA和商业市场寻找最有用的技术,并从具有不同背景和观点的不同企业家群体中寻找创新的来源。被选为第二阶段融资的公司包括33家女性所有、少数族裔所有和退伍军人所有的小企业。 所有获奖者都在2020年获得了SBIR第一阶段的初始合同,以展示其创新的优点,并展示他们如何为NASA在人类探索、空间技术、科学和航空领域的努力做出贡献。第二阶段的奖励将为他们每个人提供高达75万美元,以推动其技术朝着潜在的商业化方向发展。这些公司将花费长达两年的时间来开发、演示和交付他们所提议的项目。 [rml_read_more] “这些小企业在全球大流行爆发开始时获得了第一阶段的奖励,并坚持通过它发展出有前途的新兴技术解决方案。”NASA空间技术任务理事会(STMD)副局长吉姆·路特(Jim Reuter)表示。“政府帮助小企业重回正轨,我们重视他们对支持NASA任务和目标的承诺和奉献。” InnoSys Inc.是犹他州盐湖城一家女性经营的小公司,该公司开发了一种可以在极端高温下工作的摄像机概念,甚至可能在地表温度高达900华氏度的金星上工作。它的创新技术是用可以承受恶劣环境的其他材料(例如石英或蓝宝石)代替传统成像管中的玻璃外壳。除了太空任务的应用外,该公司还希望创造出能够近距离成像火焰或高温炉以及检查核反应堆堆芯的摄像机。 NASA旨在帮助像InnoSys这样的小型企业专注于商业化。如果第二阶段的工作成功,该项目将为小企业提供额外的融资机会,帮助他们在NASA之外找到客户。 “第二阶段的合同期是一个激动人心的时刻,因为小企业将他们的想法付诸实践,并开发出对NASA和私人投资者有吸引力的原型,”NASA SBIR项目执行杰森·L·凯斯勒(Jason L. Kessler)说。“被选中的技术对各自的领域都显示出了巨大的潜在影响,我们很自豪能够通过这些小型企业继续投资于当今蓬勃发展的航空航天经济。” 自2004年以来,总部位于加利福尼亚州的Micro Cooling Concepts就与NASA的SBIR和小型企业技术转让(STTR)项目合作,致力于各种热管理创新。今年,NASA选择选择该公司签订第二阶段合同,以建造轻巧紧凑的热交换器,并可能用于电气化飞机的推进。利用第一阶段的发展和经验教训,Micro Cooling Concepts将推进其清洁能源技术的发展,为NASA、军事和商业部门的新飞机配置提供潜在支持。 斯顿一家小公司Tietronix Software Inc.被选为一名虚拟医疗“专家”,将人工智能和增强现实结合起来。在第一阶段的概念工作中,Tietronix Software认识到无缝整合医疗资源、知识、培训、程序指导和诊断支持的必要性。该系统可以在延长任务期间为宇航员提供医疗自主权,并使医疗专业人员可用性有限的地方的军事或其他组织受益。 Tietronix Software Inc.是一家位于休斯敦的少数民族小企业,被选为成熟的虚拟医学专家,该专家融合了人工智能和增强现实技术。在第一阶段的工作中,Tietronix软件公司认识到需要无缝整合医疗资源、知识、培训、程序指导和诊断支持的必要性。该系统可以在长期任务中为宇航员提供医疗自主权,并在医疗专业人员有限的地方使军队或其他组织受益。 NASA此前曾于2021年3月宣布向另一组小企业提供4500万美元的第一阶段奖励。 NASA的SBIR/STTR项目是STMD的一部分,由位于加州硅谷的NASA艾姆斯研究中心管理。 如欲查看最新的NASA SBIR第二阶段选择的完整名单,请访问: https://sbir.nasa.gov/prg_selection/node/66870 参考来源: https://www.nasa.gov/press-release/nasa-invests-105-million-in-us-small-business-technology-development

激光通信:以前所未有的力量赋予更多的数据

激光通信:以前所未有的力量赋予更多的数据

今年夏天启动的NASA激光通信中继演示(LCRD)将展示激光通信技术的动态力量。随着NASA在太空中的人类和机器人的不断增加,任务可以从与地球“对话”的新方式中受益。 自20世纪50年代太空飞行开始以来,NASA的任务一直利用无线电频率通信向太空发送数据。激光通信,也被称为光学通信,将进一步赋予任务以前所未有的数据能力。 自20世纪50年代太空飞行开始以来,NASA的任务就利用无线电频率通信向太空发送数据。激光通信,也被称为光通信,将进一步赋予任务前所未有的数据能力。 为什么要用激光? [rml_read_more] 随着科学仪器不断发展,可以捕获像4K视频这样的高清晰度数据,任务将需要加快将信息传输到地球的方法。借助激光通信,NASA可以大大加快数据传输过程并实现更多发现。 与目前的无线电频率系统相比,激光通信能够向地球传输10到100倍的数据。用目前的无线电频率系统,将一份完整的火星地图传回地球大约需要9周的时间。使用激光,则需要大约9天。 此外,激光通信系统是任务的理想选择,因为它们需要更少的体积、重量和功率。更少的质量意味着更大的空间用于科学仪器,更少的功率意味着更少的航天器动力系统的消耗。这些都是NASA在设计和发展任务概念时非常重要的考虑因素。 “LCRD将展示使用激光系统的所有优势,并让我们学习如何最好地使用它们,”马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的首席研究员大卫·伊斯雷尔(David Israel )说。“随着这种能力的进一步证实,我们可以开始在更多的任务中实施激光通信,使其成为发送和接收数据的标准化方式。” 激光通信如何运作 无线电波和红外光都是电磁辐射,其波长位于电磁波谱的不同点。像无线电波一样,红外光对人眼来说是看不见的,但我们每天都会遇到它,如电视遥控器和加热灯。 任务将他们的数据调制成电磁信号,以穿越宇宙飞船和地球上地面站之间的距离。在通信的过程中,电波向外扩散。 用于激光通信的红外光与无线电波不同,因为红外光将数据打包成明显更紧密的波,这意味着地面站可以一次接收更多的数据。虽然激光通信不一定更快,但在一次下行链路中可以传输更多数据。 无线电和激光通信之间数据速率差异的图示。 影像来源:NASA 太空中的激光通信终端比无线电频率系统使用更窄的波束宽度,从而提供更小的“覆盖区”,可以通过大大减少人们可以拦截通信链路的地理区域来减少干扰或提高安全性。然而,当从数千或数百万英里之外进行广播时,指向地面站的激光通信望远镜必须是精确的。哪怕只是一点点的偏差,都可能导致激光完全错过目标。就像四分卫把足球扔给接球者一样,四分卫需要知道把足球扔到哪里,也就是信号,这样接球手才能从容地接住球。NASA的激光通信工程师已经设计了复杂的激光任务来确保这种连接能够实现。 激光通信中继演示 LCRD位于地球同步轨道上,距离地球约22000英里,将能够支持近地区域的任务。LCRD将在头两年通过大量实验测试激光通信能力,进一步完善激光技术,增加我们对未来潜在应用的知识。 LCRD的初始实验阶段将利用该任务在加利福尼亚和夏威夷的地面站,即光学地面站1和2,作为模拟用户。这将使NASA能够评估大气对激光的干扰,并练习从一个用户切换到另一个用户的支持。实验阶段结束后,LCRD将过渡到支持空间任务,通过红外激光向卫星发送和接收数据,以展示激光通信中继系统的优势。 LCRD的第一个太空用户将是NASA的集成LCRD近地轨道用户调制解调器和放大器终端(ILLUMA-T),它将于2022年发射到国际空间站。该终端将接收来自空间站上的实验和仪器的高质量科学数据,然后以每秒1.2千兆比特的速度将这些数据传输到LCRD。LCRD会以相同的速率将其传送到地面站。 LCRD和ILLUMA-T是继2013年开创性的月球激光通信演示之后进行的一项全新技术演示,月球激光通信演示通过每秒622兆比特的激光信号下行数据,证明了激光系统在月球上的能力。NASA目前还有许多其他的激光通信任务处于不同的发展阶段。这些任务中的每一个都将增加我们对激光通信的好处和挑战的认识,并进一步使技术标准化。 LCRD将作为有效载荷于2021年6月23日在美国国防部的航天器上发射。 美国国防部太间测试计划卫星-6(STPSat-6)与激光通信中继演示(LCRD)有效载荷通过红外链接进行数据通信的插图。 影像来源:NASA LCRD是美国宇航局搭载在国防部太空测试计划卫星6号(STPSat-6)上的有效载荷。STPSat-6是第三次太空测试计划(sts -3)的一部分,将在佛罗里达州卡纳维拉尔角太空部队基地搭载联合发射联盟的阿特拉斯V 551火箭发射。STP由美国太空部队的太空和导弹系统中心运营。 LCRD由戈达德领导,并与位于南加州的NASA喷气推进实验室和麻省理工学院的林肯实验室合作。LCRD是通过NASA的技术示范任务计划(空间技术任务局的一部分)和人类探索和操作任务局的空间通信和导航(SCaN)计划资助的。 参考来源: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/laser-communications-empowering-more-data-than-ever-before

毅力号火星探测器首次从火星上提取氧气

毅力号火星探测器首次从火星上提取氧气

NASA喷气推进实验室的技术人员将火星氧气原位资源利用实验(MOXIE)仪器放入毅力号火星探测器的腹部。 影像来源:NASA/JPL-Caltech NASA最新的六轮火星机器人毅力号的第一清单不断增加,其中包括将火星稀薄、富含二氧化碳的大气转化为氧气。毅力号上的一个烤面包机大小的实验仪器火星氧气原位资源利用实验(MOXIE)完成了这项任务。测试于4月20日进行,这是自2月18日登陆火星以来的第60个火星日。 虽然这项技术演示才刚刚开始,但它可以为科幻小说成为科学事实铺平道路——在火星上隔离和储存氧气,以帮助火箭把宇航员送上火星表面。这些设备有朝一日也可能为宇航员提供可呼吸的空气。MOXIE是一项探索技术调查,与火星环境动力学分析仪(MEDA)气象站一样,由美国宇航局空间技术任务局(STMD)和人类探索与行动任务局赞助。 “这是在火星上将二氧化碳转化为氧气的关键的第一步,”STMD的副局长吉姆·罗伊特(Jim Reuter)说。“MOXIE还有更多的工作要做,但我们对这项技术演示的结果充满希望,因为我们正朝着有一天能在火星上看到人类的目标迈进。氧气不仅仅是我们呼吸的东西。火箭推进剂依赖于氧气,未来的探险者将依靠在火星上生产推进剂来完成回家的旅程。” 对于火箭或宇航员来说,氧气是关键,MOXIE的首席研究员、麻省理工学院干草堆天文台的迈克尔·赫克特(Michael Hecht)说。 为了燃烧燃料,火箭必须有更多的氧气。在未来的任务中,让四名宇航员离开火星表面将需要大约15000磅(7吨)的火箭燃料和55000磅(25吨)的氧气。相比之下,在火星上生活和工作的宇航员呼吸所需的氧气要少得多。赫克特说:“在火星表面待一年的宇航员可能共用1吨重的氧气。” 将25吨氧气从地球运送到火星将是一项艰巨的任务。运输一个一吨重的氧气转化器——MOXIE的一个更大、更强大的新一代产品,可以生产25吨的氧气转化器——将更加经济和实用。 火星的大气层96%是二氧化碳。MOXIE的工作原理是将氧原子从二氧化碳分子中分离出来,二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子组成。一氧化碳——一种废物,被排放到火星的大气中。 该转换过程需要高水平的热量,以达到大约1470华氏度(800摄氏度)的温度。为了适应这一点,MOXIE装置是用耐高温的材料制成。这些材料包括3D打印的镍合金部件,用于加热和冷却流经它的气体,以及一种有助于保持热量的轻质气凝胶。MOXIE外部有一层薄薄的金色涂层,可以反射红外热量,防止其向外辐射,从而防止其可能损坏毅力号的其他部件。 经过2小时的预热,MOXIE开始以每小时6克的速度生产氧气。在运行过程中制氧速度减缓了两次(被称为 “电流扫描”),以评估仪器的状态。经过一个小时的运行,产生的氧气总量约为5.4克,足以让宇航员在大约10分钟的正常活动中保持健康。 影像来源:MIT Haystack Observatory 在这第一次实验中,MOXIE的氧气产量相当低——大约5克,相当于一个宇航员大约10分钟的可呼吸氧气。按照设计,MOXIE可以每小时产生10克氧气。 这一技术演示的目的是确保该仪器在从地球发射、近7个月的深空旅行以及2月18日毅力号着陆后仍能使用。预计MOXIE将在火星一年的时间里(地球上差不多两年)至少再提取9次氧气。 这些氧气生产运行将分三个阶段进行。第一阶段将检查和描述仪器的功能,而第二阶段将在不同的大气条件下运行仪器,如一天中的不同时间和季节。在第三阶段,Hecht说,”我们将推陈出新” – 尝试新的操作模式,或引入 “新的皱纹,例如我们比较在三个或更多不同温度下的操作”。 “这些产氧过程将分为三个阶段。第一阶段将检查和描述仪器的功能,而第二阶段将在不同的大气条件下运行仪器,如不同的时间和季节,”赫克特说。“在第三阶段,我们将突破极限——尝试新的操作模式,或引入新的挑战,例如我们将在三种或更多不同温度下进行操作比较。” “MOXIE不仅仅是在另一个世界制造氧气的第一个仪器,”STMD的技术演示总监特鲁迪·科特斯(Trudy Kortes)说。“这是同类中的第一项技术,它将利用另一个世界环境中的要素(也称为现场资源利用)来帮助将来的任务在陆地上生活。” “它是把你在地面上发现的这种物质风化层,通过加工厂加工成一个大型结构,或者是把二氧化碳——大气的大部分——转化为氧气,”科特斯说。“这个过程让我们可以把这些丰富的材料转化成有用的东西:推进剂、可呼吸的空气,或者与氢氧结合的水。” MOXIE仪器的示意图,描述了该仪器内的元素。 影像来源:NASA/JPL 毅力号的更多相关信息 毅力号任务在火星上的主要目标是天体生物学,包括寻找古微生物生命的迹象。毅力号将对火星的地质和过去的气候进行表征,为未来人类探索红色星球铺平道路,除此之外,毅力号任务还是第一个收集和储存火星岩石和风化层(regolith,破碎的岩石和尘土)样本的任务。 NASA将与欧洲空间局(European Space Agency,ESA)合作进行后续的飞行任务,送探测器前往火星,从火星表面收集暂时缓存的样本,然后将它们返回地球进行进一步的分析。 喷气推进实验室由位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院(Caltech)为NASA代为管理,毅力号的建造和运营管理由喷气推进实验室负责。 毅力号火星探测任务的更多相关信息请见: nasa.gov/perseverance 以及 mars.nasa.gov/mars2020/ 参考来源: https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-perseverance-mars-rover-extracts-first-oxygen-from-red-planet

机智号火星直升机第二次试飞成功

机智号火星直升机第二次试飞成功

2021年4月22日,NASA机智号火星直升机在杰泽火山口上空进行第二次实验性飞行测试。图像由毅力号火星车的Mastcam-Z成像仪拍摄。 Credits: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS 这架小型旋翼飞机在第二次飞行时视野扩大了。 4月22日,NASA机智号直升机成功地完成了它的第二次火星飞行,这是它的实验飞行测试窗口的第18个太阳日。这次飞行持续了51.9秒,为4月19日的第一次飞行增加了几项新挑战,包括更高的最大高度、更长的飞行时间和侧向移动。 “到目前为止,我们收到和分析的工程遥测数据告诉我们,这次飞行符合预期,我们之前的计算机建模是准确的,”鲍勃·巴拉罗姆Bob Balaram说,他是位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的聪明的火星直升机的总工程师。“我们已经完成了两次火星飞行,这意味着在这个月机智号活动中还有很多东西要学习。” 在莱特兄弟基地进行的第二次飞行测试中,机智号于美国东部时间凌晨5点33分(太平洋标准时间凌晨2点33分)或当地火星时间下午12点33分再次起飞。“在第一飞行的最高高度是离地面10英尺(3米),而机智号这次升到了16英尺(5米)。在直升机短暂盘旋后,其飞行控制系统执行了轻微的(5度)倾斜操作,允许来自反向旋转的旋翼的部分推力使飞机侧向加速7英尺(2米)。 “直升机停了下来,在原地盘旋,转了一圈,把相机对准不同的方向,”喷气推进实验室机智号首席飞行员Håvard Grip说。“然后它飞回机场中心着陆。这听起来很简单,但关于如何在火星上驾驶直升机还有许多未知之处。这就是我们在这里的原因——让这些未知的东西为人所知。” 在火星上操纵飞机比在地球上要困难得多。尽管火星上的重力大约是地球的三分之一,但直升机必须在大气层的协助下飞行,而火星大气层的密度只有地球表面的1%左右。每次飞行的每一秒都提供了大量的火星飞行数据,可以与在地球上进行的建模、模拟和测试进行比较。NASA也获得了在火星远程操作旋翼飞行器的第一次实践经验。这些数据集对于未来的火星任务来说是无价的,这些任务可能需要下一代直升机来为他们的探索增加空中维度。 NASA毅力号火星探测器用它左边的Mastcam-Z相机获得了这张照片。Mastcam-Z是位于探测器桅杆高处的一对摄像机。这是相机在拍摄视频时拍摄的一组静态画面。这张照片拍摄于2021年4月22日。 图片来源:NASA/JPL-Caltech/MSSS 机智号火星直升机项目是一项高风险、高回报的技术示范。如果机智号号在第30个火星日的任务中遇到困难,NASA毅力号火星探测器的科学收集任务不会受到影响。 与第一次测试一样,毅力号火星车从211英尺(64.3米)外的范·齐尔瞭望点(Van Zyl Overlook)使用其Navcam和Mastcam-Z成像仪获得了试飞的图像。机智号团队于美国东部时间上午9点20分(太平洋时间上午6点20分)收到了飞机传回的初始数据集,包括图像。 “在第二次飞行中,我们对其中一个相机的变焦水平尝试了略微不同的方法,”毅力号项目成像科学家、喷气推进实验室Mastcam-Z副首席研究员贾斯汀·马奇(Justin Maki)说。“在第一次飞行中,其中一个摄像机完全放大了起飞和着陆区域。第二次飞行时,我们将摄像头的焦段缩短了一些,以获得更宽的视野,以捕捉更多的飞行镜头。” 根据数据和图像表明,火星直升机不仅在第二次飞行存活了下来,而且也按照预期飞行,机智号团队正在考虑如何最好地扩大其下一次飞行的区域,以便从另一个世界的首次成功飞行测试中获取更多的航空数据。 机智号火星直升机的导航摄像头捕捉到直升机在杰泽罗火山口表面的阴影,这是直升机在2021年4月22日的第二次实验试飞。 图片来源:NASA/JPL-Caltech 机智号的更多相关信息 喷气推进实验室负责建造了机智号火星直升机由,同时为NASA总部管理着相关的技术演示。机智号得到了NASA科学任务理事会(Science Mission Directorate)、NASA航空研究任务理事会(Aeronautics Research Mission Directorate)和NASA太空技术任务理事会(Space Technology Mission Directorate)的支持。 NASA的艾姆斯研究中心(Ames Research Center)和兰利研究中心(Langley Research Center)为机智号提供了重要的飞行性能分析和技术援助。 在NASA总部,戴夫·莱弗里(Dave Lavery)是机智号火星直升机的计划主管。在喷气推进实验室,米米·昂是项目负责人,J·鲍勃·巴拉兰姆是总工程师。 如欲了解更多机智号的相关信息,请访问: https://go.nasa.gov/ingenuity-press-kit 以及 https://mars.nasa.gov/technology/helicopter 毅力号的更多相关信息 毅力号任务在火星上的主要目标是天体生物学,包括寻找古微生物生命的迹象。毅力号将对火星的地质和过去的气候进行表征,为未来人类探索红色星球铺平道路,除此之外,毅力号任务还是第一个收集和储存火星岩石和风化层(regolith,破碎的岩石和尘土)样本的任务。 NASA将与欧洲空间局(European Space Agency,ESA)合作进行后续的飞行任务,送探测器前往火星,从火星表面收集暂时缓存的样本,然后将它们返回地球进行进一步的分析。 喷气推进实验室由位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院(Caltech)为NASA代为管理,毅力号的建造和运营管理由喷气推进实验室负责。 如欲了解更多毅力号的有关信息,请访问: nasa.gov/perseverance 以及 mars.nasa.gov/mars2020/