NASAs nye tusenårsprogram (NMP) ble tenkt som en måte å fremskynde bruken av avanserte teknologier til operasjonsvitenskapelige oppdrag. "Det ble anerkjent at det var betydelige investeringer som ble gjort av USA i avanserte teknologier," sa Dr. Christopher Stevens, programleder for NMP, "og at de hadde reelle applikasjoner for å enten redusere kostnadene eller gi ny evne til vitenskap oppdrag.” Å bringe disse teknologiene inn i faktiske vitenskapsoppdrag i verdensrommet er imidlertid en høy risiko på grunn av usikkerheten som følger med ny teknologi. NMP reduserer risikoen ved å validere ny teknologi ved å fly og teste den i verdensrommet. "Vi tar teknologier som er klare til å gå videre fra laboratoriet og modne dem, slik at de er klare til å gå til verdensrommet," sa Stevens, "men de operative oppdragene kan være 10 til 20 år i fremtiden."
Det er to typer oppdrag eller systemer som NMP påtar seg. Den ene er en integrert systemvalidering, der hele flysystemet er gjenstand for undersøkelsen. Den andre typen er et valideringsoppdrag for delsystemet, der små, frittstående eksperimenter utføres på et romkjøretøy, men kjøretøyet er ikke en del av eksperimentene.
NMP ble i fellesskap etablert i 1995 av NASAs Office of Space Science og Office of Earth Science, og i fortiden ble oppdrag vanligvis separert som gjeldende for fremtidige behov for jordvitenskap eller romforskning. NMP styres nå av NASAs Science Mission Directorate, og fokuserer på behovene til tre vitenskapsområder: Earth-Sun System, Solar System Exploration og Universe.
Programmet begynte med Deep Space 1-oppdraget i 1998, som var en romfaglig, integrert systemvalidering. DS1s definerende teknologi var solenergi, eller ion, fremdrift. "Det var kjent at denne teknologien hadde en evne til å redusere massen som trengs for fremdrift i forhold til konvensjonell kjemisk fremdrift, men ingen ønsket å ta risikoen for å fly den uprøvd i verdensrommet," sa Stevens. DS1 beviste vellykket effektiviteten av ionepropulsjon, og nå vil påfølgende oppdrag bruke denne typen fremdrift, inkludert det kommende Dawn-oppdraget.
Andre vellykkede NMP-valideringer inkluderer forbedringer og kostnadsreduksjon av satellitter av LANDSAT-typen og testing av et autonomt vitenskapelig romfartøy som har flyplanleggingsprogramvare som kan brukes på rovere samt omløpende romfartøy for å planlegge et robotoppdrag uten menneskelig innblanding. Kommende NMP-oppdrag som ennå skal fly inkluderer en gruppe små satellitter kalt nano-sats som vil gjøre målinger fra flere steder i verdensrommet på jordens magnetosfære, og testing av utstyr som skal brukes på Laser Interferometer Space Antenna (LISA) oppdraget, en felles oppdrag mellom NASA og European Space Agency. Det eneste mislykkede NMP-oppdraget hittil var Deep Space 2, som var Mars Microprobes som var en del av den skjebnesvangre Mars Polar Lander.
NASA kunngjorde nylig det nyeste NMP-oppdraget, Space Technology 8, som er et valideringsprosjekt for delsystemet. Det er en samling av fire frittstående eksperimenter som vil reise til verdensrommet på et lite, rimelig romfartøy som for tiden er tilgjengelig, kalt en New Millennium-transportør. Det første eksperimentet på ST8 heter Sail Mast, som er en ultralett grafittmast. Bruksområder for Sail Mast er romfartøy som krever store membranstrukturer som må benyttes, for eksempel solseil, teleskop-solskjerm, stor blenderåpningsoptikk, instrumentbommer, antenner eller solcelleanordninger. "Det er en rekke oppdrag som er identifisert på NASAs veikart for fremtiden som kan dra nytte av denne muligheten," sa Stevens. “Dette vil være et betydelig skritt fremover i massen av strukturen. Vi opererer i en? kg per meter masseområde for en 30 eller 40 meter bom som kan stuves kompakt og har en rimelig stivhet. ”
Det andre eksperimentet er Ultraflex Next Generation Solar Array System. Dette er et ekstremt lett solcelleanlegg med høy effekt. "Dette kan brukes til et oppdrag som trenger betydelig kraft i en lett, utplasserbar matrise, for eksempel til solenergi-fremdrift, eller det kan også brukes på overflaten av planetariske kropper," sa Stevens. "Vi ser på å øke den spesifikke effekten til matrisen til mer enn 170 watt per kilo på en matrise som har minst 7 kilowatt effekt."
Det tredje eksperimentet er det miljøtilpassende feiltolerante databehandlingssystemet. "Her er målet å bruke kommersielle av sokkelprosessorer som er konfigurert i en arkitektur som er feiltolerant overfor enestående forstyrrelser forårsaket av stråling," sa Stevens. "Vi ønsker å vise at dette er en robust design som kan brukes i verdensrommet uten å måtte bruke strålingsharde deler, fordi du får en betydelig økning i prosesseringshastighet og evne over tilgjengelige strålingsharde prosessorer. Vi ønsker å redusere kostnadene med høy pålitelighet. ” Dette kan brukes til å behandle vitenskapelige data om bord i et romfartøy, og for autonome kontrollfunksjoner.
Det siste eksperimentet på ST8 er Miniature Loop Heat Pipe Small Thermal Management System. "Det vi ønsker å gjøre her, er å redusere de termiske begrensningene på design av lite romfartøy og styre varmen og behovet for kjøling uten å bruke betydelige mengder strøm," sa Stevens. Dette systemet foreslår å effektivt styre termisk balanse i romfartøyet ved å ta varme der det produseres av for eksempel elektronikk, og skaffe det til andre steder i romfartøyet som trenger varme. Den har ingen bevegelige deler og krever ikke strøm.
ST8-oppdraget skal være klart for lansering i 2008.
I juli 2005 planlegger NASA å kunngjøre teknologileverandørene for det neste NMP-oppdraget. ST9 vil være et integrert systemvalideringsoppdrag. Det er fem forskjellige konsepter som vi blir vurdert, og alle fem blir sett på som områder med høy prioritet for NASA. De er:
- Solar Sail Flight System Technology
- Aerocapture System Technology for Planetetary Missions
- Precision Formation Flying System Technology
- Systemteknologi for store romteleskoper
- Terrengstyrt automatisk landingssystem for romfartøy
Alle de fem konseptene vil bli studert i løpet av det neste året. Etter fullført studium vil ett av de fem konseptene bli valgt for ST9. Lanseringstid vil avhenge av hvilket konsept som er valgt, men er foreløpig innenfor tidsrammen 2008-2009.
Stevens har vært med i NMP siden den ble dannet, og har vært programleder i 3 år. Han liker å kunne demonstrere avanserte teknologier slik at de kan integreres i fremtidige oppdrag. "Det er en spennende virksomhet, en veldig risikofylt virksomhet," sa han, "fordi avansert teknologi er så usikker når det gjelder hvor lang tid det vil ta og hvor mye det vil koste." Han sa at valideringen av det autonome vitenskapelige romfartseksperimentet har vært særlig givende. "De nåværende Mars-kløverne er ekstremt arbeidskrevende, men NASA har ikke vært villig til å overføre driften av et romfartøy til en programvarepakke, så jeg tror denne valideringen har vært et stort skritt." Stevens sa at kontoret hans har en teknologiinfusjonsaktivitet som for tiden pågår med Mars-programmet, og ser på å bruke denne muligheten til fremtidige oppdrag, som Mars Science Laboratory rover, som er planlagt lansert i 2009.
Skrevet av Nancy Atkinson
