Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) đang tài trợ cho hoạt động nghiên cứu sâu đối với sáu công nghệ hoàn toàn mới có thể thay đổi các sứ mệnh trong tương lai. Những dự án này gồm các loại kính viễn vọng không gian mới, công nghệ tên lửa đẩy và cả hệ thống đường ray trên Mặt trăng. Tất cả đều nằm trong chương trình Các ý tưởng Đổi mới Tiên tiến (NIAC) của NASA, với mục tiêu thúc đẩy các công nghệ đột phá mới. Đầu tháng 5/2024, NASA đã chọn ra 6 nghiên cứu giành được giải thưởng NIAC Giai đoạn II và sẽ cấp thêm cho các nghiên cứu khoản tài trợ 600.000 USD trong hai năm. Sau khi Giai đoạn II hoàn tất, những nghiên cứu thành công có thể được bật đèn xanh để trở thành một sứ mệnh thực sự.
Nghiên cứu này phát triển ý tưởng về kính viễn vọng không gian bằng chất lỏng (FLUTE) với nhiều lợi thế so với kính thiên văn bằng gương đặc truyền thống, khi nó sử dụng chất lỏng ion và tạo hình chúng để hình thành những tấm gương lớn. FLUTE sẽ giúp NASA quan sát các mục tiêu như các thiên hà trẻ, các ngoại hành tinh giống Trái đất và những ngôi sao thế hệ đầu. Thường thì để quan sát được những đối tượng xa xôi này cần xây dựng những kính thiên văn lớn bằng gương đặc, nhưng những kính có đường kính khẩu độ trên 10 mét lại không khả thi về kinh tế.
Với FLUTE, NASA cần tạo ra một loại kính viễn vọng tiết kiệm chi phí. Thấu kính chính của FLUTE là chất lỏng không ngăn cách, khẩu độ lớn, được tạo nên bằng cách định hình chất lỏng trong môi trường vi trọng lực. Công nghệ này có kích cỡ không đổi và tạo ra được các bộ phận quang học đạt chất lượng bề mặt siêu mịn. Để FLUTE khả thi trong 15-20 năm tới, đường kính của gương chính được giới hạn ở mức 50 mét (kính viễn vọng không gian lớn nhất hiện nay, James Webb, có gương chính rộng 6,5 mét). Dự kiến FLUTE sẽ cho ra những hình ảnh rõ hơn cả James Webb.
Kính thiên văn bằng chất lỏng (FLUTE)
Nghiên cứu này phát triển ý tưởng về kính viễn vọng không gian bằng chất lỏng (FLUTE) với nhiều lợi thế so với kính thiên văn bằng gương đặc truyền thống, khi nó sử dụng chất lỏng ion và tạo hình chúng để hình thành những tấm gương lớn. FLUTE sẽ giúp NASA quan sát các mục tiêu như các thiên hà trẻ, các ngoại hành tinh giống Trái đất và những ngôi sao thế hệ đầu. Thường thì để quan sát được những đối tượng xa xôi này cần xây dựng những kính thiên văn lớn bằng gương đặc, nhưng những kính có đường kính khẩu độ trên 10 mét lại không khả thi về kinh tế.
Với FLUTE, NASA cần tạo ra một loại kính viễn vọng tiết kiệm chi phí. Thấu kính chính của FLUTE là chất lỏng không ngăn cách, khẩu độ lớn, được tạo nên bằng cách định hình chất lỏng trong môi trường vi trọng lực. Công nghệ này có kích cỡ không đổi và tạo ra được các bộ phận quang học đạt chất lượng bề mặt siêu mịn. Để FLUTE khả thi trong 15-20 năm tới, đường kính của gương chính được giới hạn ở mức 50 mét (kính viễn vọng không gian lớn nhất hiện nay, James Webb, có gương chính rộng 6,5 mét). Dự kiến FLUTE sẽ cho ra những hình ảnh rõ hơn cả James Webb.
Tên lửa Xung plasma (PPR)
Nghiên cứu Tên lửa Xung Plasma (PPR) có mục tiêu phát triển một loại tên lửa mới với lực đẩy và khả năng chuyên chở tốt hơn. Nghiên cứu này muốn con người di chuyển nhanh chóng tới Sao Hỏa bằng cách sử dụng hệ thống động cơ dựa trên lực đẩy từ các gói plasma (được tạo ra bởi phản ứng phân hạch hạt nhân). Một hệ thống như vậy có thể đạt lực đẩy rất lớn lên tới 100.000 Newton và giảm thời gian di chuyển bên trong Hệ mặt trời. Công nghệ này sẽ giảm thời gian đi lại của các sứ mệnh có người lái tới Sao Hỏa xuống còn 2 tháng, nó cũng có thể cấp năng lượng cho tàu vũ trụ hạng nặng có người lái để đi tới khu vực xa hơn như Vành đai tiểu hành tinh.
Các bộ phận chính của PPR.
Đài quan sát bước sóng dài đa vệ tinh (GO-LoW)
Nghiên cứu GO-LoW có mục đích phát triển một kính viễn vọng vô tuyến tần số thấp đa vệ tinh có thể đo đạc từ trường phát ra từ các vật thể như ngoại hành tinh (exoplanet) cũng như dữ liệu cơ bản từ các thời kỳ sơ khai của vũ trụ. GO-LoW sẽ tận dụng hàng ngàn vệ tinh SmallSats tự động hóa để tạo thành một kính viễn vọng vô tuyến ảo. Nếu được đưa vào sử dụng, thì GO-LoW sẽ là kính thiên văn đầu tiên có thể quan sát quang phổ tần số thấp, vì vị trí đề xuất của nó trong không gian sẽ giúp tránh tình trạng nhiễu tầng điện ly. Thiết kế đa vệ tinh cũng tránh được các vấn đề liên quan đến kính thiên văn không gian đơn lẻ truyền thống.
Máy phát điện trong không gian
Nghiên cứu này đặt mục tiêu phát triển các nguồn năng lượng mới trong không gian cho tàu vũ trụ khoa học và tàu thăm dò nhỏ. Những nguồn năng lượng này sẽ hoạt động với hiệu suất cao hơn các hệ thống năng lượng cũ của NASA. Pin bức xạ nhiệt (TRC) của máy phát này giống như một kiểu pin mặt trời đảo ngược, trong đó TRC chuyển đổi nhiệt lượng từ đồng vị phóng xạ thành ánh sáng hồng ngoại, truyền nó vào không gian và tạo ra điện.
Quảng cáo
Mục tiêu ở đây là phát triển một máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ đa nhiệm (MMRTG) có công suất cải thiện gấp 25 lần và giảm thể tích 4 lần so với các thiết kế truyền thống. Nhờ sự hiệu quả trên, công nghệ này sẽ hỗ trợ cho sứ mệnh của vệ tinh nhỏ đến các hành tinh bên ngoài (từ Sao Mộc đến Sao Hải Vương) cũng như các hoạt động trong bóng tối vĩnh viễn chẳng hạn như các miệng hố Mặt Trăng ở vùng cực. Trong Giai đoạn II, nghiên cứu sẽ đánh giá tính khả thi của TRC cho sứ mệnh CubeSat tại Sao Thiên Vương.
Đường ray vận chuyển trên Mặt trăng (FLOAT)
Nghiên cứu FLOAT nhằm mục đích phát triển hệ thống đường sắt robot trên Mặt trăng, cung cấp hoạt động vận chuyển "hàng hóa" trên bề mặt Mặt trăng. Đây là một hệ thống đường ray để hỗ trợ mọi hoạt động hàng ngày của một căn cứ Mặt trăng trong tương lai gần (thập niên 2030).
Cơ chế của FLOAT là sử dụng các robot bay lơ lửng bằng từ tính bên trên một đường ray mỏng linh hoạt gồm ba lớp được trải trực tiếp lên bề mặt để không cần xây dựng công trình nào cả. Chúng gồm một lớp than chì để bay lên nhờ từ tính, một lớp mạch điện để tạo lực đẩy điện từ và một lớp tùy chọn là tấm pin mặt trời mỏng để phát điện cho căn cứ.
Quảng cáo
Mỗi robot dự trù chở được tải trọng trên 30 kg/m² với tốc độ 0,5 mét/giây, và toàn hệ thống sẽ vận chuyển tới 100.000 kg/ngày. Thiết kế cuộn lại/trải ra của FLOAT cũng cho phép dễ dàng tái lập đường ray để phù hợp với nhu cầu biến đổi thường xuyên của căn cứ. Giai đoạn II của nghiên cứu là giảm rủi ro khi chế tạo, triển khai và vận hành các robot có kích thước hàng mét và đường ray quy mô hàng km.
Robot bay lơ lửng sẽ đỡ bị mài mòn do bụi hơn các robot có bộ phận chuyển động.
Tàu vũ trụ khám phá các hành tinh bên ngoài (SCOPE)
Nghiên cứu SCOPE sẽ chế tạo một loại tàu vũ trụ mới tích hợp thiết bị chụp ảnh và các cảm biến chấm lượng tử trên các "cánh buồm" mặt trời của nó, đơn thuần được sử dụng để tạo lực đẩy. Thiết kế này giúp tàu rẻ và nhẹ hơn để thực hiện các nhiệm vụ quan sát trong Hệ mặt trời. Đây là phương tiện lý tưởng để nghiên cứu phần ngoài Hệ mặt trời, đặc biệt là Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương.
Nhiệm vụ của SCOPE là nghiên cứu bầu khí quyển của vệ tinh Triton (Sao Hải Vương). Giai đoạn I của nghiên cứu SCOPE sẽ thực hiện các thử nghiệm khả thi cho sứ mệnh Neptune-Triton, bao gồm xác định các công nghệ cần thiết cho sứ mệnh đó và những trở ngại có thể gặp. Giai đoạn II sẽ phát triển hơn nữa các công nghệ cần thiết và giải quyết thách thức.
Theo NASA.
