Ooit de enige heerschappij van sciencefictionfilms en romans, het onderwerp van diepe ruimteverkenning en interplanetaire kolonisatie is een aantal stappen dichter bij de realiteit gekomen dankzij belangrijke vooruitgang in de lucht- en ruimtevaarttechniek, medicijn, en natuurkunde.

Het sturen van astronauten naar het internationale ruimtestation voor langere missies heeft een schat aan informatie opgeleverd over het in leven houden van mensen in de uitdagende omgeving van de ruimte. Terug op aarde, wetenschappers en ingenieurs proberen buitenaardse omstandigheden te repliceren om limieten te testen voor ambitieuzere missies.

Om het leven te vinden of om het leven te vervoeren?

Wetenschappers van de afdeling Werktuigbouwkunde van CSU werken samen met NASA om te begrijpen hoe grotere afstanden veiliger en duurzamer kunnen worden afgelegd in de verre ruimte.

Vanuit het perspectief van Chris McKay, senior planetaire wetenschapper bij NASA en gerenommeerd astrobioloog, de zoektocht naar bewijs van huidig ​​of vorig leven buiten de aarde zou een afzonderlijke oorsprong van leven kunnen vertegenwoordigen. Dit zou niet alleen een sprong zijn in het bevredigen van eeuwenlange menselijke nieuwsgierigheid, maar kan ook leiden tot wetenschappelijke vooruitgang in de geneeskunde.

"Als we nog een voorbeeld van leven zouden vinden dat onafhankelijk is van het leven op aarde, we zouden weten dat het aantal levensvormen in het universum minstens twee is, ' zei McKay. 'En als het er twee zijn, het zijn miljarden en miljarden. Alles wat leeft zou fenomenaal zijn, overal, alles wat leeft, en zelfs als het dood is, het is nog steeds fenomenaal!"

Aan CSU-hoogleraar werktuigbouwkunde John Williams, het onderwerp van leven op andere planeten gaat minder over het vinden ervan en meer over het leveren ervan.

"Ik wist niet dat geloven dat de aarde leeft, ademen, meercellig organisme had een hypothese nodig, maar natuurlijk wel - omdat een belangrijke definitie van iets levends is dat het zichzelf kan repliceren, Williams zei. "Voor mensen om de aarde in het verdeel- en repliceren-rijk te brengen, we moeten het vermogen creëren om kolonies op te zetten buiten de aarde zelf."

Het probleem van afstand

Technologie bestaat om ons naar de verre ruimte te brengen en is al gebruikt voor verschillende missies, waaronder naar de maan gaan. De uitdaging is om zijn vermogensniveaus in orde van grootte op te schalen en te begrijpen hoe groter, systemen met een hoger vermogen zullen in de ruimte werken.

De technologie – elektrische voortstuwing – is een zeer zuinige, continue lage stuwkracht uitvinding bij uitstek geschikt voor diepe ruimtemissies. Er is heel weinig drijfgas nodig om objecten van het ene punt naar het andere te manoeuvreren in vergelijking met conventionele raketvoortstuwing.

NASA's nieuwste initiatief, JANUS

Williams en collega-professor werktuigbouwkunde Azer Yalin zullen een belangrijke rol spelen in een nieuw NASA-ruimteonderzoeksinstituut - het Joint Advanced Propulsion Initiative (JANUS) - om het testen van elektrische voortstuwing op de grond te bevorderen terwijl ze menselijke verkenningen in de diepe ruimte bekijken.

Yalin is een van de co-hoofdonderzoekers van het project, terwijl Williams de algemene hoofdonderzoeker van CSU en lid van het JANUS Leadership Committee zal zijn. Het door de universiteit geleide instituut, onder leiding van Georgia Tech, zal toetreden tot vier bestaande NASA-instituten, en ontvang maar liefst $ 15 miljoen over vijf jaar. Het team bestaat uit 12 universiteiten en drie particuliere lucht- en ruimtevaartbedrijven.

Kracht en prestaties testen

Het creëren van een voldoende ruimteachtige omgeving is cruciaal voor het evalueren en voorspellen van het gedrag van krachtige aandrijfsystemen en het garanderen van missiesucces. Het team zal strategieën en methoden ontwikkelen om beperkingen bij grondtests van krachtige elektrische voortstuwingssystemen te overwinnen en om de karakterisering van de slijtage en prestaties van de apparaten te verbeteren. Ze zullen op fysica gebaseerde modellering gebruiken, high-power boegschroef testen, nieuwe diagnostische ontwikkeling, en fundamentele experimenten.

Een van de onderzoeksdoelen van CSU is het gebruik van lasers om nauwkeurige metingen op atomair niveau van boegschroeferosie uit te voeren - een belangrijk levensbeperkend proces dat verre missies beperkt. Voor eenvoudig transport en implementatie bij partnerfaciliteiten, het CSU-team zal ook draagbare diagnostische systemen ontwikkelen als aanvulling op de high-fidelity lasermetingen.

De toekomst van diepe ruimteverkenning

Heeft er ooit leven op Mars bestaan? Zou het in de toekomst kunnen? Wat zouden we vinden als we dieper de ruimte in zouden gaan?

De kansen die kunnen worden geboden met geschaalde en ruimteveilige elektrische voortstuwing zijn aanzienlijk.

de voortdurende, low-thrust technologie van elektrische voortstuwing biedt de mogelijkheid om een ​​interplanetaire vrachtvloot op te zetten om enorme ladingen te verplaatsen en modules op de maan of in een baan om de aarde te bouwen waar mensen zouden kunnen leven. Als de modules in staat waren om het leven te ondersteunen, ze kunnen worden omgezet in bases, het verstrekken van tussenstations voor astronauten om dieper de ruimte in te gaan.

Op grotere schaal en verder in de toekomst, vloten zouden kunnen worden gebruikt om voorlopige menselijke kolonies op andere planeten te stichten. Dit zou een eerste stap kunnen zijn om te bepalen of interplanetaire kolonisatie een haalbare optie is voor mensen om te overleven, of zoals Williams het zegt, te verdelen en te repliceren.