Корабли NASA спасут нанотехнологии

19 Декабря 2013, Илья Хель 4

NASA

«Когда я начинал в NASA 18 лет назад», — пишет Мейа Мейаппан, ведущий ученый-исследователь NASA, — «моей основной задачей было понять различные потребности агентства с критической точки зрения, чтобы оценить пробелы в технологиях и выяснить, как их можно было бы заполнить. После разговора со многими ветеранами и инженерами NASA и прочтения многочисленных отчетов, я  пришел к удивительным выводам: NASA запускает невероятно дорогую программу! Каждый фунт, поднятый на орбиту Земли (в том числе и астронавты) обходится в 10 000 долларов, а каждый фунт, отправленный к далекой планете — 100 000 долларов.

Просить астронавтов сбросить пару фунтов, наверное, не лучший способ решить эту проблему, да и в целом мало поможет, если учесть размеры, объем и вес остальной части полезного груза, который включает в себя компьютеры, инструменты, датчики и остальные системы поддержки. Тем не менее миниатюризация того, что находится на борту, есть ключ к экономии средств, поскольку предметы становятся меньше, а качество их работы ничуть не страдает. Увеличить функциональность на единицу веса — цель каждой миссии и двигатель миниатюризации».

Как вы знаете, куда бы NASA не отправила свои корабли, на другом конце нет сервис-центров, которые могли бы их обслужить. Каждый аппарат должен вырабатывать свою энергию, чаще всего с помощью солнца, и использовать ее с умом. Выходит, все полезное оборудование должно быть эргономичным. Если решения будут приниматься автономно на корабле, а не в центре управления полетами в Хьюстоне, в процессе миссии нужны мощные компьютеры, но в то же время они не должны превышать ноутбук по размерам. Компьютеры и все электронные компоненты на борту должны быть устойчивыми к радиации, а также к экстремальным перепадам температуры.


К счастью, во всех этих сценариях можно использовать нанотехнологии для разработки архитектуры, устройств, материалов и систем в наномасштабах, легких и крошечных. Однако конечному объекту совсем не обязательно быть наноразмерным.

Новые наноматериалы вроде углеродных нанотрубок и графена, а также их элементы и составляющие могут быть сформированы в виде одномерных нанопроводов и наночастиц, что позволит разработать наноматериалы, применимые везде: в компьютерной технике, электронике, энергетике, окружающей среде, здоровье и медицине. И конечно же, в транспортировке и космических технологиях.

Развивающиеся технологии помогут NASA во многих отношениях. В процессе освоения космоса часто возникает необходимость измерить газ или пар, чтобы обнаружить возможные утечки топлива в космическом аппарате, оценить качество воздуха, атмосферы планеты, либо обнаружить водяной пар на Марсе. Традиционный подход в этом случае оказывается громоздким и неудобным. Химические датчики, сделанные из наноматериалов, представляются идеальной альтернативой, поскольку они могут быть миниатюрными — размером с почтовую марку — и потреблять минимум энергии. Форма таких сенсорных систем может быть любой, от липкого датчика на стене космического аппарата до сверла, которое будет проникать в породу или почву. Сотни датчиков можно разбросать по всей планете, соединив между собой.

Биосенсоры также важны в космических миссиях: они используются для контроля качества воды, обеспечивают регулярные проверки здоровья астронавтам и могут обнаружить жизнь на других планетах. Нынешняя практика в основном опирается на забор проб почвы и воды, крови и мочи, и удерживания их в замороженном состоянии до возвращения домой, в результате чего лабораторный анализ проводится достаточно поздно. Лаборатория-на-чипе была бы идеальным решением. И здесь нанотехнологии с их компактностью, эргономичностью и чувствительностью показывают хорошие результаты.

Есть масса других примеров преимущества использования нанотехнологий в NASA, особенно в областях генерации и накопления энергии. Термоэлектрические устройства могут вырабатывать энергию, используя разницу температур на двух концах устройства. Пьезоэлектрические устройства могут производить энергию из вибрации и других движений. Оба вида обеспечивают высокую эффективность для преобразования энергии.

Суперконденсаторы будущего, которые используют материалы вроде углеродных нанотрубок, могут повысить эффективность роботов, роверов и других транспортных средств, которым нужна эффективная система реагирования. Возможно, будущий марсоход будет размером с корзинку, но с расширенной функциональностью. Только подумайте, какие возможности открылись бы перед исследователями планет и космоса в таком случае. Это вам не 30 000 долларов за килограмм.

Корабли NASA спасут нанотехнологии

4 комментария Оставить свой

  1. mishapankin

    >> Выходит, все полезное оборудование должно быть эргономичным.
    Вероятно, Вы имели ввиду экономичным

  2. esin.gul

    Молодцы так продолжать

  3. ustreb

    Круто! Прогресс однако)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.