Программа DARPA NOM4D направлена на производство крупных конструкций в космосе
Идея состоит в том, что передовые материалы будут посланы с Земли и затем будут использоваться для строительства больших сооружений
В преддверии будущих космических проектов с использованием гигантских структур на орбите и на Луне DARPA объявила о начале своей новой программы Novel Orbital and Moon Manufacturing, Materials and Mass-efficient Design (NOM4D, произносится как «НОМАД»). Новая инициатива направлена на разработку новых технологий для адаптивного крупномасштабного производства конструкций в космосе.
С гонкой за возвращением на Луну, посадкой людей на Марс и стремительной коммерциализацией околоземной орбиты космические технологии претерпевают революционные изменения. Коммерческие компании не только запускают рекордное количество миссий, выпускают рекордное количество спутников, но и появляются новые классы космических аппаратов.
С одной стороны, существуют все более сложные наноспутники, но существует также потребность в гораздо более крупных космических аппаратах и структурах на лунной поверхности, чем когда-либо ранее.
Проблема не только в том, как построить ракеты, достаточно большие, чтобы вывести такие установки на орбиту, но и в том, чтобы обеспечить сохранность полезной нагрузки при запуске, а это означает, что много объема и массы будет потрачено впустую.
Например, есть Международная космическая станция (МКС), которая весит около 420 тонн. Она была запущена не сразу, а в виде серии модулей, доставленных ракетам и шаттлами. Это один из способов построения таких конструкций, но каждый из этих модулей должен был вписываться в габаритно-массовые параметры ракеты-носителя и быть построен с достаточной прочностью, чтобы выдерживать нагрузки и вибрации, чтобы добраться до места назначения в рабочем состоянии. Оказавшись в космосе, вся эта сила больше не нужна.
NOM4D стремится использовать другой подход, не просто собирая модули, построенные на Земле, но и перемещая производство с Земли, чтобы создать большие динамичные структуры, которые могут адаптироваться к изменениям окружающей среды или миссии.
Идея состоит в том, что передовые материалы будут посланы с Земли и затем будут использоваться для строительства больших сооружений. Таким образом, такие вещи, как антенны и солнечные батареи, могут быть построены в космосе, и они будут больше, чем те, которые собраны на Земле, но при этом они могут быть намного легче, но с большей стабильностью, маневренностью и адаптивностью.
Предполагается, что к 2030 году космос будет развиваться с точки зрения логистики и оснащения, включая быстрые и частые орбитальные запуски, регулярные полеты на Луну, дозаправку на орбите роботизированных космических аппаратов и роботов, способных строить конструкции в космосе, а также способных оценивать и контролировать операции в режиме реального времени.
Участники программы NOM4D пройдут трехэтапный процесс, каждый этап которого продлится 18 месяцев и будет сосредоточен на конкретной концепции. Фаза I будет включать в себя достижение целевых показателей структурной эффективности для 1-мегаваттной солнечной батареи, фаза II будет сосредоточена на снижении риска и техническом развитии радиочастотного отражателя шириной 100 метров, а фаза III продемонстрирует достаточную точность для создания инфракрасной отражающей структуры для сегментированного длинноволнового инфракрасного телескопа.
Каждый этап потребует выполнения технических требований и наземного изготовления субмасштабных демонстрационных конструкций для валидации.
«Мы ищем тех, кто предложит проекты систем, которые будут настолько эффективны по массе, что их можно будет построить только за пределами земли, и с функциями, которые позволят им противостоять маневрам, затмениям, повреждениям и тепловым циклам, типичным для космической и лунной среды», — говорит Билл Картер, руководитель программы в отделе оборонных наук DARPA.
«Учитывая ограничения, связанные с наземными испытаниями, запуском и развертыванием, традиционный подход к проектированию космических конструкций вряд ли приведет к резкому повышению эффективности. Для того, чтобы сделать следующий шаг, мы должны перейти к материалам, производству и конструкций совершенно по-новому.»