Вы здесь

Астронавты, возможно, смогут путешествовать в «криосне»: проект NASA по созданию «гибернационной» камеры для путешествий в глубокий космос - на Марс

  • Компания из Атланты разрабатывает обитаемый космический модуль для путешествий на Марс. 
  • В нем экипаж будет входить в состояние глубокого сна для совершения космических перелетов.
  • NASA выделило проекту грант в $500 000 (£350 000) на дальнейшее развитие технологии.
  • Проект является частью программы NASA Innovative Advanced Concepts.

    В сказке о Белоснежке юную принцессу обманом заставляют съесть отравленное яблоко, которое погружает ее в глубокий сон до тех пор, пока ее не разбудит принц. С тех пор, как братья Гримм популяризовали эту концепцию более двухсот лет назад, идея использования «гибернации» несчетное число раз встречалась в научно-фантастических фильмах, помогая людям путешествовать к звездам.

    Сейчас, однако, NASA уже финансирует аэрокосмическую конструкторскую компанию, для разработки технологии погружения людей в глубокий сон, необходимой для космических путешествий.

Космическая компания из Атланты разрабатывает космический обитаемый модуль (см. фото) предназначенный для введения людей в состояние глубокого сна в целях совершения космических перелетов. NASA только что присудило проекту грант в $500 000 (£350 000), чтобы помочь ему перейти на следующий этап.

Американское космическое агентство присудило компании SpaceWorks $500 000 (£350 000) для дальнейшей разработки проекта. В таких фильмах, как «Интерстеллар»(«Interstellar») и «Чужой» («Alien»), криосон используется для того, чтобы позволить людям отправляться в глубокий космос, в путешествия, которые могут занимать годы.

В настоящих космических полетах человеческий экипаж и все, что для него необходимо, оказывают непосредственное влияние на массу полезной нагрузки, равно как и на количество запусков с земли, необходимых для начала путешествия.

Погружение же астронавтов в кратковременный анабиоз могло бы сделать космические перелеты более эффективными.

 СМЫСЛ "КРИОСНА"

 В космических полетах человеческий экипаж и все, что для него необходимо, оказывают непосредственное влияние на массу полезной нагрузки, равно как и на количество запусков с земли, необходимых для начала путешествия. Погружение же астронавтов в кратковременный анабиоз могло бы сделать космические перелеты более эффективными. Конструкция обитаемого модуля такова, что позволяет поместить экипаж в состояние «оцепенения» на время перелетов через космос. Состояние «оцепенения» представляет собой кратковременный анабиоз, который характеризуется снижением физиологической активности и, как правило, снижением температуры тела и скорости метаболизма. Это существенно снижает вес и размеры обитаемого модуля, что в конечном итоге приводит к значительному сокращению необходимой для обеспечения жизнедеятельности полезной нагрузки.

Обитаемый модуль, спроектированный компанией SpaceWorks из Атланты, способен помещать экипаж в состояние «оцепенения» на протяжении участков маршрута перелета, пролегающих в глубоком космосе. Это существенно снижает вес и размеры обитаемого модуля, что в конечном итоге приводит к значительному сокращению необходимой для обеспечения жизнедеятельности полезной нагрузки. «Идея человеческого анабиоза ради межзвездных перелетов часто рассматривается как многообещающее решение для длительного космического перелета, но исключительно в далекой перспективе», - говорит д-р Джон Брэдфорд (Dr John Bradford), генеральный директор SpaceWorks.

«Было очень волнительно получить извещение о том, что мы прошли отбор, - я знаю, что за эти награды всегда большая конкуренция», - сказал д-р Брэдфорд изданию MailOnline. «У нас есть великолепный набросок плана проекта, и мы очень ценим то, что NASA даёт нам возможность глубже исследовать и развить эту идею».

Обитаемый космический модуль SpaceWorks представляет собой крайне маленький герметичный модуль, пристыкованный к центральному узлу/шлюзу, обеспечивающему экипажу прямой доступ к спускаемому аппарату до Марса и обратно, и к капсуле, прибывшей с Земли.

«Мы считаем, что масса жилого отсека может быть уменьшена до 5-7 тонн (11 000-15 000 фунтов) для экипажа из 4-6 человек по сравнению с 20-50 тоннами (44 000 - 110 000 фунтами), которые требуются в настоящее время», говорит д-р Брэдфорд.

«Общий объем обитаемого модуля будет порядка 20 квадратных метров (215 квадратных футов), по сравнению с 200 квадратными метрами (2150 квадратными футами), как у большинства современных проектов».

Обитаемый модуль, спроектированный компанией SpaceWorks из Атланты, способен помещать экипаж в состояние «оцепенения» на протяжении участков маршрута перелета, пролегающих в глубоком космосе. Это существенно снижает вес и размеры обитаемого модуля, что в конечном итоге приводит к значительному сокращению необходимой для обеспечения жизнедеятельности полезной нагрузки.

С тех пор, как в 1812 году братья Гримм популяризовали концепцию «гибернации» сказкой о Белоснежке, она прочно оставалась в области художественной литературы. Выше приведено изображение Белоснежки, 1852 года, лежащей в стеклянном гробу, во власти индуцированного магией анабиоза.

Обитаемый космический модуль SpaceWorks представляет собой крайне маленький герметичный модуль, пристыкованный к центральному узлу/шлюзу, обеспечивающему экипажу прямой доступ к спускаемому аппарату до Марса и обратно и к капсуле, прибывшей с Земли (см.фото).

Пока члены экипажа находятся в состоянии гипотермии, к ним будут подключаться различные датчики, чтобы их состояние можно было контролировать. Питание они будут получать внутривенно, посредством полного парентерального питания (ППП - TPN) жидкостью, содержащей все необходимые для жизнедеятельности человеческого тела компоненты, а катетер будет обеспечивать вывод мочи. Экипаж будет пребывать в таком медицински индуцированном состоянии гипотермии по 14 дней за раз, причем отдельные члены экипажа будут поочередно бодрствовать по два или три дня, для обеспечения потребностей экипажа и судна. Медицински индуцированная гипотермия уже применяется при лечении различных состояний, в том числе после сердечных приступов или травм головного или спинного мозга.

Пока члены экипажа находятся в состоянии гипотермии, к ним будут подключаться различные датчики, чтобы их состояние можно было контролировать. Питание они будут получать внутривенно, жидкостью, содержащей все необходимые для жизнедеятельности человеческого тела компоненты.

В фильме 2014 года «Интерстеллар», боксы для гиперсна (см. фото) применялись для замедления процессов старения человеческого тела, чтобы не подвергать астронавтов чрезмерному старению и избежать избыточного потребления ими ограниченных запасов во время перелетов.

Проект является частью программы NASA Инновационные Передовые Концепции (Innovative Advanced Concepts - NIAC), и, в общей сложности, 8 проектов были выбраны для перехода на следующий этап развития, каждый из которых получит до $500 000 (£350 000) на двухлетние исследовательские работы.

ВОСЕМЬ ПРОЕКТОВ-ФИНАЛИСТОВ

NASA профинансировало восемь проектов в рамках программы Инновационные Передовые Концепции (NIAC).

Вот окончательный список:

  • SpaceWorks Engineering - дальнейшая разработка обитаемых модулей, позволяющих вводить людей в состояние сна при полетах в глубокий космос.
  • Роберт Янквист (Robert Youngquist) - Криогенные селективные поверхности.
  • Университет аэронавтики Эмбри-Риддла (Embry-Riddle Aeronautical University) - Летная демонстрация оригинальной концепции атмосферного спутника.
  • MSNW - Атмосферный захват магнитной оболочкой для пилотируемых полетов и орбитальных космических аппаратов для планетарных исследований в глубоком космосе.
  • Калифорнийский университет, Санта-Барбара (University of California, Santa Barbara) - Направленная энергия для межзвездных исследований.
  • Университет Миссури (University of Missouri) - Экспериментальная демонстрация двигателя на основе плазмонов.
  • Texas Engineering Experiment - Подходы к созданию наращиваемого обитаемого модуля.
  • Северо-западный университет (Northwestern University) - Разработка апертуры для «чрезвычайно большого рефлекторного телескопа».

    «Программа NIAC - один из способов, посредством которых NASA взаимодействует с научным и инженерным сообществами США, - говорит Стив Юрчик (Steve Jurczyk), заместитель администратора Миссии NASA по космическим технологиям (NASA's Space Technology Mission Directorate) в Вашингтоне. «Это включает и сотрудников агентства, являющихся госслужащими, бросая им вызов поучаствовать в генерации наиболее перспективных аэрокосмических концепций, - говорит Стив Юрчик, заместитель администратора в NASA. «В этом году участники Фазы II с этой задачей явно справились ».

SpaceWorks заявила, что использует полученное финансирование для углубления понимания последствий продолжительной гипотермии, и изучения влияния этой технологии на другие исследовательские миссии.

«Мы будем работать как над техническими/аэрокосмическими аспектами системы, так и над проведением медицинских исследований», - говорит д-р Брэдфорд MailOnline. «С технической стороны мы будем совершенствовать нашу технологию и конструкции обитаемого модуля, предназначенного для анабиоза.» «Кроме того, мы будем думать над целями, находящимися за пределами Марса: «Мы расширили нашу команду, включив в нее ведущих исследователей и экспертов в этой области».

Другой проект, связанный с криогенной консервацией, называется «Криогенная селективная поверхность» под руководством д-ра Роберта Янгквиста, ведущего ученого Центра космических полетов имени Кеннеди (Kennedy Space Flight Center). Проект нацелен на создание материала, тонким слоем которого будет можно покрыть космический корабль, с тем, чтобы от него отражалась бОльшая часть падающего на него света, что позволит ему достигать невероятно низких температур, что также может быть использовано для криогенного хранения. Предполагается, что покрытие, названное «солнечный белый» («Solar White»), будет отражать более 99,9% солнечной энергии при использовании в глубоком космосе. «Последствия появления такого покрытия значительны и покрывают широкий спектр, начиная от организации долгосрочного криогенного хранения и заканчивая пассивной работой высокотемпературных сверхпроводников в космосе», - сказал он.

«Отправляясь странствовать по Солнечной системе, мы всегда должны брать с собой кислород», - говорит д-р Янгквист MailOnline. «Сейчас нам приходится делать это с помощью тяжелых контейнеров, находящихся под давлением, но если мы сможем сделать кислород достаточно холодным, то он станет жидкостью, и хранение большого его количества станет намного проще. Предложенные мной криогенные покрытия, судя по всему, позволяют достигать этих (очень низких) температур, что потенциально позволяет нам брать с собой жидкий кислород (ЖК - LOX) в путешествие по Солнечной системе. Это решение может помочь добиться охлаждения топливных баков в условиях космоса до 300°F ниже нуля (-184°C), без необходимости подвода энергии. «Мои криогенные покрытия должны позволить получать в космосе криогенные температуры, - нечто, что в настоящий момент сделать трудно», - сказал он. «Таким образом, любое применение криогеники, которое существует у нас, на Земле, будь то работающие сверхпроводники или консервация людей, теперь становится возможным и в космосе».

Проект «Криогенные селективные поверхности» нацелен на создание материала, тонким слоем которого будет можно покрыть космический корабль, с тем, чтобы от него отражалась бОльшая часть падающего на него света, что позволит ему достигать невероятно низких температур, что также может быть использовано для криогенного хранения.

Данный проект является частью программы NASA Инновационные Передовые Концепции (Innovative Advanced Concepts - NIAC). В общей сложности, было выбрано 8 проектов для перехода на следующий этап развития, каждый из которых получит до $500 000 (£350 000) на двухлетние исследовательские работы. NASA утверждает, что выбрала эти проекты из-за их «инновационности и технической исполнимости».

«Решения по Фазе II всегда сложны, но в этом году нам было особенно трудно, учитывая как много успешных исследований Фазы I подали заявки, чтобы получить возможность двигаться дальше со своими исследованиями в области передовых технологий», - говорит Джейсон Дерлет (Jason Derleth), руководитель программы NIAC при штаб-квартире NASA в Вашингтоне.

Помимо этого, в портфолио вошла сдвоенная самолетная платформа, которая способна оставаться в воздухе в течение недель или даже месяцев. Эта работа ведется в университете аэронавтики Эмбри-Риддла и состоит из двух беспилотных летательных аппаратов типа «планер», которые соединены тонким сверхпрочным кабелем.

Отдельная группа работает над парашютом, состоящим из плазмы, которая может быть захвачена магнитным полем, чтобы помочь безопасному возвращению зондов на Землю. Авиакосмическая компания MSNW из Редмонда, Вашингтон, выиграла грант NASA для проведения демонстрации этой техники на примере CubeSat.

Тем временем Texas Engineering Experiment работает над проектированием вращающегося обитаемого модуля с достраивающей его роботизированной системой, позволяющей ему «расти», находясь в космосе.

Инженеры разрабатывают платформу из двух самолетов, которая способна оставаться в воздухе в течение недель или даже месяцев. Эта работа ведется университетом аэронавтики Эмбри-Риддла и состоит из двух беспилотных летательных аппаратов, типа «планер», которые соединены тонким сверхпрочным кабелем.

Отдельная группа работает над парашютом, состоящим из плазмы, которая может быть захвачена магнитным полем, чтобы помочь безопасному возвращению зондов на Землю. Авиакосмическая компания MSNW из Редмонда, Вашингтон, выиграла грант NASA, для проведения демонстрации этой техники на примере CubeSat. «Будь это надувные обитаемые космические модули, новые способы доставки людей на Марс, тонкая фотонная тяга или любое другое из завораживающих исследований Фазы II, финансируемых NIAC, я невероятно рад вновь приветствовать эти инновации и их инноваторов в нашей программе.» «Надеюсь, все они совершат то, что NIAC делает лучше всего - изменят представления о том, что  возможно».

Все проекты находятся на ранних стадиях разработки, большинство из них требует 10 или более лет доработки концепции и развития технологии перед тем, как станет возможным их использование в миссиях NASA.

Texas Engineering Experiment работает над проектированием вращающегося обитаемого модуля с достраивающей его роботизированной системой, позволяющей ему «расти», находясь в космосе.

16.05.2016    http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3592538/Astronauts-cyrosleep-Nasa-project-build-suspended-animation-chamber-deep-space-journeys-Mars.html Перевод: © glorfindale.

 

 

Поделиться