Tàu vũ trụ chạy bằng hơi nước có thể giúp lập bản đồ và khám phá hệ mặt trời | Xu hướng kỹ thuật số

Khoa Học/Công Nghệ

Sức mạnh hơi nước có thể sẵn sàng để trở lại. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Trung tâm Florida đã chế tạo một tàu vũ trụ thử nghiệm chạy bằng hơi nước - và nó gần như không kỳ cục như nó có thể nghe được.

Hơn 19.000 tiểu hành tinh được biết đến, mang theo nguồn tài nguyên gần như không thể tưởng tượng được, nằm trong tầm tay của chúng ta khi chúng quay quanh Mặt trời. Chúng chứa đầy các nguyên tố như bạch kim, vàng, palađi và bạc - những người giàu có không bị ảnh hưởng khóa an toàn bên trong các rương kho báu thiên thể.

Ryugu, một tiểu hành tinh rộng nửa dặm có nguy cơ tiềm ẩn đối với Trái đất do gần quỹ đạo của nó, ước tính chứa 83 tỷ đô la niken, sắt, coban và nitơ. Anteros lớn hơn nhưng ít đe dọa hơn được cho là có lượng silicat magiê, nhôm và sắt trị giá 5.570 tỷ USD bên dưới bề mặt của nó.

Bằng cách tiếp nhiên liệu dự trữ động cơ hơi nước của nó khi nó đi, WINE được thiết kế để thăm dò gần như vô thời hạn.

Một ngành công nghiệp đang phát triển của các cựu chiến binh hàng không vũ trụ và những người mới đến nhằm khai thác các tiểu hành tinh này giống như các nhà thám hiểm không gian. Một số người muốn trích xuất các yếu tố có giá trị trên Trái đất trước khi vận chuyển chúng trở lại hành tinh. Những người khác đặt mục tiêu của họ vào các tài nguyên sẽ rất quan trọng đối với các thuộc địa ngoài thế giới.

Có thể cho rằng tài nguyên có giá trị nhất trong không gian? Nước.

Một nguyên mẫu tàu vũ trụ có kích thước vi sóng có khả năng sử dụng hơi nước làm nhiên liệu có thể giúp những người khai thác đầu tiên khảo sát các vị trí đào tiềm năng và xác định đá không gian phù hợp nhất cho các nhiệm vụ khai thác.

Được phát triển thông qua sự hợp tác giữa Tập đoàn Khoa học Hành tinh của Đại học Trung tâm Florida và công ty vũ trụ tư nhân Honeybee Robotics, tàu vũ trụ World Is Not Enough (WINE) được trang bị các tấm pin mặt trời có thể triển khai để thu thập năng lượng, và các mảnh lõi để khoan vào lớp băng giá (bề mặt lớp được tìm thấy trên nhiều vật thể ngoài trái đất) và trích xuất hơi nước. Sau khi đóng băng và lưu trữ hơi, WINE sau đó có thể làm nóng lại để tạo ra hơi nước áp suất cao, khi được buộc qua vòi phun, có thể đẩy tàu vũ trụ đến các điểm tham quan mới hoặc thậm chí cả các tiểu hành tinh mới.

Chúng tôi đã chứng minh nguyên mẫu của tàu vũ trụ WINE (Thế giới không đủ) trong chân không. RƯỢU chiết nước từ các tiểu hành tinh và sử dụng nó để đẩy hơi nước. Cảm ơn @DrPhiltill cho mô phỏng tiểu hành tinh, thực hiện tất cả các mô phỏng và là một PI tuyệt vời và cảm ơn @NASA SBIR đã tài trợ cho nó! pic.twitter.com/vrFB8WhEGt

& mdash; Kris Zacny (@kriszacny) ngày 31 tháng 12 năm 2018

Các phiên bản tương lai của tàu vũ trụ có thể được gắn cảm biến, cho phép nó thực hiện các nhiệm vụ lập bản đồ và khảo sát trên khắp hệ mặt trời để tìm kiếm các tài nguyên quan trọng. Bằng cách tiếp nhiên liệu khi nó đi, WINE được thiết kế để khám phá gần như vô thời hạn. Dự án được hỗ trợ bởi chương trình Nghiên cứu Đổi mới Kinh doanh Nhỏ của NASA.

Tại sao nước?

Những gì có giá trị trên Trái đất không nhất thiết có giá trị trong không gian. Nước, tất nhiên, là quý giá trên hành tinh của chúng ta nhưng nó cũng không tốn kém và có thể truy cập rộng rãi. Chỉ cần bật vòi nước.

Nước sẽ là chìa khóa cho các thuộc địa không gian trong tương lai. Nhưng việc phóng tên lửa rất tốn kém, do đó, việc tải trọng nước uống được từ Trái đất ra ngoài vũ trụ đặt ra một thách thức đáng kể. (Do đó, tại sao nhiều phi hành gia trên Trạm vũ trụ quốc tế uống nước tiểu tái chế.) Vì lợi ích của chi phí và tính bền vững, các thuộc địa không gian trong tương lai có thể sẽ được thiết lập gần nguồn nước trên các hành tinh.

Ong mật

Nếu bạn đang ở giữa sa mạc và bạn đang cạn kiệt nước, thì còn gì quý giá hơn, một pound vàng hay một pound nước?, Kris Zacny, giám đốc Tập đoàn Công nghệ Thám hiểm của Honeybee, nói với Xu hướng Kỹ thuật số. Bạn phải nghĩ khác về không gian.

Mặc dù vàng và bạch kim có thể kiếm được nhiều tiền hơn trên Trái đất, nhưng nước là loại trái cây treo thấp khi khai thác tiểu hành tinh.

Nước chanh là mặt hàng đáng theo đuổi nhất trên các tiểu hành tinh và các hành tinh khác bởi vì nó cung cấp cho bạn nhiên liệu và thứ gì đó để duy trì sự hiện diện của con người trong không gian, theo ông Zacny.

Trong ba năm qua, nhà khoa học nghiên cứu hành tinh UCF Phil Metzger và các sinh viên của ông đã phát triển và cải tiến các công nghệ và tính toán giúp WINE hoạt động. Nhờ giá giảm của các vệ tinh nhỏ và lao động do sinh viên tình nguyện, tàu vũ trụ đã được tạo ra với giá rẻ.

Về mặt đạo đức của lao động sinh viên, Zacny nói rằng sự kết hợp giữa các bộ phận giá rẻ và lao động đã tạo ra những tiến bộ đáng kể trong ngành hàng không vũ trụ.

Giá của việc xây dựng các vệ tinh nhỏ đang ngày càng ít đi, vì vậy nhiều trường đại học có thể đủ khả năng để mua thứ này, ông nói. Vì các trường đại học sử dụng lao động sinh viên để xây dựng nên chúng về cơ bản là miễn phí để phát triển. Đó thực chất là một chiến thắng cùng có lợi. Sinh viên đại học có được một hoạt động thực hành và kinh nghiệm trong việc phát triển tàu vũ trụ và WINE được chế tạo với giá rẻ.

Thăm dò hàng loạt

RƯỢU không phải là tàu vũ trụ duy nhất sử dụng nước để đi lại. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cornell, Đại học bang Arizona và những người khác đang phát triển tàu vũ trụ tương tự để khám phá hệ mặt trời của chúng ta một cách hợp lý và hiệu quả.

Những thứ lợi ích của việc sử dụng nhiên liệu được thu thập từ môi trường là rất rõ ràng - lực đẩy tức thời từ nguồn nước và năng lượng mặt trời đơn giản.

Nếu chúng ta muốn trở thành một loài không gian vũ trụ, loài người cần phải học cách sống trên đất liền, thì ông Mason Peck, một kỹ sư hàng không vũ trụ tại Cornell và cựu Kỹ sư trưởng của NASA. Đặc biệt, [có nghĩa là sử dụng] tài nguyên từ vũ trụ, thay vì gửi mọi thứ từ Trái đất.

Loại bỏ sự phụ thuộc của chúng ta vào tài nguyên từ Trái đất là ưu tiên hàng đầu của NASA trong phần lớn thập kỷ qua và sử dụng nước để đạt được mục tiêu đó rất hứa hẹn. Đây là một phân tử tương đối nhỏ và sử dụng nó làm chất đẩy không cần bất kỳ máy móc phức tạp nào của lực đẩy đông lạnh, như Tàu con thoi, hoặc hệ thống năng lượng nặng, như tàu vũ trụ sử dụng động cơ đẩy ion.

Mặc dù tạo ra hơi nước có lợi thế là công nghệ thấp, nó phải được lưu trữ ở nhiệt độ cao hoặc áp suất cao để có sẵn. Cả hai tùy chọn này đều yêu cầu tàu vũ trụ mang khối lượng lớn hơn.

Thay vào đó, Peck đã chuyển sang điện phân, phân tách nước thành oxy và hydro và sử dụng các thành phần này một cách độc lập. Mục tiêu ở đây là gần khám phá không có khối lượng - mang theo ít nhất có thể và thu thập các tài nguyên cần thiết trên đường đi.

Ong mật

Kết quả là hiệu quả cao hơn, có thể nặng ít hơn và cho phép thực hiện theo yêu cầu lực đẩy, ông nói. Nhưng có lẽ sự khác biệt này là chọn nit. Dù bằng cách nào, hơi nước hay điện phân, những lợi ích của việc sử dụng nhiên liệu được thu thập từ môi trường đều rõ ràng - sức đẩy tức thời từ năng lượng mặt trời và năng lượng mặt trời đơn giản. Cảnh sát Peck và nhóm của ông dự định thực hiện sứ mệnh trình diễn công nghệ trên phương tiện SLS của NASA vào năm 2020.

RƯỢU có thể đáp ứng một thời hạn ngắn tương tự. Tàu vũ trụ có thể được lắp ráp và phóng trong vòng hai năm, theo Zacny, và có thể chỉ tốn vài trăm nghìn đô la - một khoản tiền nhỏ trong điều khoản hàng không vũ trụ. Zacny hình dung một tương lai trong đó hàng trăm tàu ​​vũ trụ WINE được phóng đồng thời như một trọng tải thứ cấp, trước khi di chuyển độc lập đến các tiểu hành tinh và các hành tinh khác nhau, lập bản đồ hệ mặt trời khi chúng đi.

Khi thời gian trôi qua, chúng ta có khả năng phát triển bản đồ của hệ mặt trời, ông nói. Chúng ta sẽ biết nhiều hơn chỉ tên của tiểu hành tinh, mà còn cả dữ liệu khoáng vật học, nồng độ nước, và các tính năng và kích thước cụ thể của nó. Nó sẽ tương tự như sử dụng chế độ xem đường phố trên Trái đất. Bạn không phải lái xe đến các thành phố, bạn có thể đi vào chế độ xem phố và xem thành phố trông như thế nào. Vì vậy, theo cách tương tự, chúng tôi cố gắng mở rộng kiến ​​thức về hệ mặt trời bằng cách sử dụng các tàu vũ trụ nhỏ, tự tiếp nhiên liệu này.

Xem nhiều

Có thể bạn quan tâm