Dragan KOSOVAC

1. novembar 2022.

Velike i značajne misije američke svemirske agencije (NASA) ubiraju plodove, bilo tokom poslednjih meseci, kao što je to slučaj sa svemirskim teleskopom Džejms Veb, bilo ovih dana, kada se radi o misiji Artemis 1, koja je trenutno planirana za sredinu novembra i biće, istovremeno, početak novog programa za izgradnju baze na Mesecu, testiranje novog raketnog sistema za podizanje superteškog tereta u orbitu (Space Launch System) kao i letelice Orion, modularne kapsule za višekratnu upotrebu. Ipak, svi projekti ovog kalibra rezultat su dugogodišnjeg rada, pa, tako, dok se postojeće misije odvijaju, buduće su uveliko u pripremi. Program NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts) već godinama predstavlja generator inovacija i smelih ideja koje se, vremenom, razvijaju u koncepte, tehnologije i misije američke svemirske agencije.

Dva NIAC-a

Izvorni NIAC bio je specijalni institut pod okriljem NASA, (NASA Institute for Advanced Concepts), pokrenut 1998. godine, da bi u saradnji sa univerzitetskom asocijacijom svemirskih istraživača pronalazio i podržavao mlade naučnike sa idejama koje mogu da urode upotrebljivim tehnologijama za unapređivanje istraživanja svemira. Tokom svog prvobitnog rada od devet godina, NIAC je obradio više od 1300 predloga, a njih 126 je finansirano sa preko 27 miliona dolara. Čak i pored toga što je ovaj program omogućio razvoj nekoliko upotrebljivih rešenja za svemirski lift, bioloških nano-mašina, magnetnog svemirskog jedra i plazma potisnika, Institut je zatvoren 2007. godine zbog ograničenja budžeta.

Ipak, dve godine kasnije, postalo je očigledno koliko je pogrešna bila odluka da se zavrne slavina za rasadnik novih ideja, pa je pokrenuta procedura za stvaranje novog NIAC-a, čija uloga je, efektivno, identična, samo što to više nije zaseban institut, već program kojim koordiniše Direkcija za tehnologiju svemirskih misija u okviru NASA. Tokom petnaest godina postojanja, novi NIAC podržao je više od 150 istraživačkih projekata u prvoj fazi razvoja, 43 od njih prešlo je u drugu, a tri u treću fazu.

Vilin konjic

Na stranicama i sajtu „Sveta kompjutera”, više puta smo pisali o marsovskom roveru Perseverance i njegovom letećem pratiocu, izviđačkom helikopteru Ingenuity (SK 3/21, i.sk.rs/29334), čija konstrukcija je veoma specifična zbog potrebe da se izbori sa uslovima leta u „retkoj” atmosferi Marsa. Ipak, čak pre nego što su Perseverance i njegov izviđač lansirani sa Zemlje ka Marsu, NASA je započela sa razvojem Ingenuityjevog naslednika i mnogo većeg „brata”, letelice Dragonfly, koja bi 2027. godine trebalo da bude lansirana ka Titanu, Saturnovom najvećem mesecu, a, zatim, sedam godina kasnije, i da sleti na njega.

Kao što su specifičnosti Marsa usmeravale tvorce Ingenuityja, tako su osobenosti Titana odgovorne za izgled i konstrukciju Dragonflyja. Kada bi vam neko pokazao fotografiju sa površine Titana, videli biste čudan, ogoljeni planinski krajolik bogat jezerima, a čak je i atmosfera mnogo sličnija Zemljinoj od marsovske (uglavnom se sastoji od azota). Problem je u tome što je temperatura na titanu -180 stepeni celzijusa, planine nisu od kamena, nego od leda, a jezera nisu voda, nego tečni etan i metan. Pored potrebe za kretanjem u ovim uslovima, Dragonfly mora da bude mnogo kompleksniji od Ingenuityja, jer nije „puki” osmatrač za kretanje glavnog, robotskog rovera, već je sam Dragonfly glavna robotizovana istraživačka stanica koja nosu svu naučnu opremu. U „naučnom paketu” su dva spektrometra, grupa senzora za geofiziku i meteorologiju, niz kamera (među kojima su i mikroskopske), kao i serija manjih senzora za praćenje okoline sonde. Dobra stvar u celoj priči je to što je atmosfera Titana gusta (četiri puta gušća od Zemljine), gravitacija slaba (oko 14 odsto Zemljine) i vetar gotovo da ne postoji, što znači da Dragonfly ne zahteva ogromne rotore da bi podigao svojih 450 kilograma težine. Samo telo sonde, sa radioizotopskim termoelektričnim generatorom (zatvoreni nuklearni mini-reaktor) u „repu”, donekle podseća na poslednje dve generacije marsovskih rovera, ali umesto točkova ima skije (unutar samih skija su bušilice i sisaljke za uzimanje uzorka tla) i sa svake strane ima po četiri elise sa prečnikom od jednog metra koje će mu omogućiti kretanje brzinom do deset metara u sekundi. Dragonfly će moći da leti oko deset kilometara odjednom, a nakon toga, njegove litijum-jonske baterije moraju da se ponovo napune iz radioizotopskog generatora. Dodatna prednost ovakve, leteće konstrukcije sonde, jeste u tome što može da sleti na površinu sama, nakon što padobrani i toplotni štit obave svoj posao prilikom ulaska u atmosferu Titana.

Povetarac

Dok su uslovi na Titanu prilično povoljni za rad kabaste letelice sa ograničenim napajanjem, druge lokacije u Sunčevom sistemu predstavljaju mnogo veći izazov. Tako, na primer, površina planete Venere nije gostoljubivo mesto, jer čak ni najotpornije mašine ne mogu da opstanu dugo na 475 stepeni celzijusa i pod pritiskom od 92 atmosfere, a kamoli osetljivi naučni instrumenti. Srećom, planeta može da se izučava i iznad površine, iz oblaka. Naime, u oblacima koji se nalaze na 50-70 kilometara iznad Venere, pritisak je isti kao na Zemlji, a temperatura iznosi „prijatnih” -10 celzijusa. Ipak, čak i na ovim visinama se osećaju moćni vetrovi Venere, koji dostižu brzinu i do 250 kilometara na sat i koji bi rastrgli bilo kakvu varijantu helikoptera.

Dodatnu motivaciju naučnika da „posete” Venerine oblake predstavlja otkriće od pre nekoliko godina, po kome se u atmosferi najtoplije planete u Sunčevom sistemu nalazi gas fosfin (PH3), koji na Zemlji nastaje kao proizvod metabolizma bakterija koje vole kisele životne sredine. To znači da bi čak i u Venerinom negostoljubivom okruženju mogli da se nalaze neki oblici života, ali kako ih detektovati? Tu na scenu stupa BREEZE (engleski za povetarac), odnosno, Bioinspired Ray for Extreme Environments and Zonal Exploration. Radi se o dizajnu razvijenom u Laboratoriji za svemirske i hibridne letelice Univerziteta u Bafalu. Naime, kao što naziv letelice navodi, njena konstrukcija inspirisana je biološkim uzorom, tačnije, anatomijom raže, a primarna namena je istraživanje ekstremnih okruženja. U pitanju je hibrid između balona i letećeg krila, jer dok se telo letelice naduvava, njena sposobnost opstanka i funkcionisanja u ekstremnim uslovima zavisi od motora i pokretača u unutrašnjosti „krila” koji imitiraju mišićni sistem raže. Kada se u priču uključe i senzori koji prate kretanje strujanja vetrova, dobija se specijalna vrsta jedrilice koja je u stanju da lebdi među oblacima na isti način na koji velike raže plivaju, nošene morskim strujama. Sem toga, sama činjenica da se telo BREEZE letelice naduvava čini je veoma kompaktnom, pa bi jedna međuplanetarna sonda mogla da dostavi tri ili pet primeraka u oblake Venere, gde bi mogli da obavljaju dugoročno praćenje meteoroloških prilika, hemijskog sastava atmosfere, a možda i analize površine u nekom ograničenom obliku. Da situacija bude još bolja, ovakva letelica, konstruisana da opstane u atmosferi Venere, predstavlja gotovo univerzalnu platformu za proučavanje bilo koje planete ili meseca u Sunčevom sistemu.

Ispod površine

Kao što je istraživanje jednih nebeskih tela lakše iz vazduha, tako druga zahtevaju da se zaroni ispod površine. Iako okeani Zemlje još uvek skrivaju brojne tajne, veliki broj naučnika bi radije da bliže ispitaju jedan drugi okean, onaj koji se nalazi ispod ledenog omotača Jupiterovog satelita Evropa. Trenutno su u toku dve aktivne misije za proučavanje Evrope. Evropska svemirska agencija ESA rukovodi misijom JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), dok NASA organizuje projekat Europa Clipper. JUICE bi trebalo da bude lansiran na proleće 2023. godine, sa ciljem da proučava ledene mesece Jupitera: Ganimed, Kalisto i Evropu, kao i vulkansku aktivnost na Iou. Sonda će u Jupiterovo gravitaciono polje ući tokom 2031. godine, da bi stabilnu orbitu oko Ganimeda uspostavila tokom 2034. Lansiranje Europa Clippera biće obavljeno 2024. godine, a šest godina kasnije ući će u izduženu orbitu oko Jupitera, kako bi se izbeglo dugotrajno zadržavanje u snažnom radijacionom polju oko najveće planete našeg sistema. Tokom svog radnog veka od preko tri i po godine, Europa Clipper trebalo bi da proleti pored Evrope 44 puta.

Dok su trenutne misije ka Evropi samo orbiteri, naučnici već rade na sledećim koracima u izučavanju ovog fascinantnog ledenog meseca. Prvi korak je bušenje kroz ledeni omotač Evropinog okeana, čija debljina varira od više stotina metara do nekoliko kilometara, a kada se ta barijera probije, potrebno je da neki uređaj analizira šta se nalazi sa druge strane. Jedan od NIAC projekata koji upravo ciljaju Evropu je SWIM (Sensing With Independent Micro-swimmers). Ovaj projekat predlaže konstrukciju cilindričnog lendera sa radioizotopskim grejačem za probijanje kroz led, a u njegovoj unutrašnjosti bio bi roj malih plivajućih robota, dimenzija standardnog cubesata (kocka sa stranicom dužine 10 centimetara). Glavna prednost ovakvog sistema je u višestrukoj redundantnosti: čak i da više robo-plivača zakaže i dalje će ostati dovoljan broj operativnih primeraka koji će moći da prikupljaju podatke. Trenutno je u toku testiranje ovakvih malih robota sa senzorima za temperaturu, pritisak, pH i salinitet, a radi se i na kompleksnijim verzijama sa gravimetrijskim senzorom za otkrivanje kompleksnih molekula.

Svemirski roboti neće morati da istražuju samo vodene dubine, već i pećinske sisteme, prvo na Mesecu i Marsu, a zatim i na još daljim objektima u Sunčevom sistemu. Kao što se za istraživanje podzemnih prolaza na Zemlji koriste posebni roboti, ista je situacija sa kosmičkim specijalistima. Tako će, na primer, paukoliki robot Asagumo iz kompanije Spacebit tokom sledeće godine početi da njuška ispod površine Meseca, uz sve pogodnosti činjenice da su objekti na Mesecu i dalje relativno blizu. U međuvremenu, NASA radi na projektu BRAILLE(Biological and Resource Analog Investigations in Low Light Environments) koji razvija softver NeBula, pomoću kog će više robota moći da funkcioniše zajedno, a bez ljudskog nadzora. Dok se sistem trenutno bazira na robotima tipa Spot iz kompanije Boston Dynamics, u svemiru će ih zameniti nešto kao što je NIAC-ov ReachBot. Radi se o robotu sa promenjivom dužinom nogu i hvataljki, a koji može stabilno da se kreće kroz pukotine i nepravilne procepe. Više ovakvih robota moglo bi da se i fizički međusobno poveže, kako bi se premostili veći jazovi nego što bi to u stanju bio da uradi pojedinačni robot.

• • •

NIAC je odličan pokazatelj da se ulaganje u mlade naučnike i vizionare višestruko isplati, pogotovo kada je u pitanju kompleksna disciplina, kao što je izučavanje svemira čije misije se mere godinama ili čak decenijama.