Chương trình Thiên niên kỷ mới của NASA (NMP) được hình thành như một cách để đẩy nhanh việc sử dụng các công nghệ tiên tiến vào các nhiệm vụ khoa học vận hành. Tiến sĩ Christopher Stevens, Giám đốc chương trình cho NMP, đã nhận ra rằng họ đã có những ứng dụng đáng kể để giảm chi phí hoặc cung cấp khả năng mới cho khoa học nhiệm vụ. Tuy nhiên, việc đưa các công nghệ này vào các nhiệm vụ khoa học thực tế trong không gian là một rủi ro cao vì sự không chắc chắn đi kèm với công nghệ mới nổi. NMP giảm những rủi ro đó bằng cách xác nhận công nghệ mới bằng cách bay và thử nghiệm nó trong không gian. Chúng tôi sử dụng các công nghệ đã sẵn sàng để tiến lên từ phòng thí nghiệm và trưởng thành chúng để chúng sẵn sàng lên vũ trụ, ông nói, Stevens nói, nhưng các nhiệm vụ hoạt động có thể là 10 đến 20 năm trong tương lai.
Có hai loại nhiệm vụ hoặc hệ thống mà NMP đảm nhận. Một là xác nhận hệ thống tích hợp, trong đó toàn bộ hệ thống chuyến bay là đối tượng điều tra. Loại thứ hai là một nhiệm vụ xác nhận hệ thống con, trong đó các thí nghiệm nhỏ, độc lập được thực hiện trên một chiếc xe không gian, nhưng chiếc xe không phải là một phần của thí nghiệm.
NMP được thành lập vào năm 1995 bởi Văn phòng Khoa học Vũ trụ và Văn phòng Khoa học Trái đất của NASA, và trong quá khứ, các nhiệm vụ thường được tách ra để áp dụng cho nhu cầu sứ mệnh của khoa học Trái đất hoặc khoa học vũ trụ trong tương lai. NMP hiện được quản lý bởi Ban giám đốc sứ mệnh khoa học của NASA và tập trung vào nhu cầu của ba lĩnh vực khoa học: Hệ thống Trái đất-Mặt trời, Thám hiểm hệ mặt trời và Vũ trụ.
Chương trình bắt đầu với nhiệm vụ Deep Space 1 vào năm 1998, đó là khoa học vũ trụ, xác nhận hệ thống tích hợp. Công nghệ định nghĩa DS1 là điện mặt trời, hoặc ion, động cơ đẩy. Theo ông Stevens, Stevens cho biết, công nghệ này có khả năng giảm khối lượng cần thiết cho lực đẩy so với lực đẩy hóa học thông thường, nhưng không ai muốn mạo hiểm bay nó trong không gian. DS1 đã chứng minh thành công hiệu quả của lực đẩy ion, và bây giờ các nhiệm vụ tiếp theo sẽ sử dụng loại động cơ này, bao gồm cả nhiệm vụ Dawn sắp tới.
Các xác nhận NMP thành công khác bao gồm cải tiến và giảm chi phí cho các vệ tinh loại LandSAT và thử nghiệm tàu vũ trụ khoa học tự trị có phần mềm lập kế hoạch bay có thể được sử dụng trên máy bay cũng như quay quanh tàu vũ trụ để lên kế hoạch cho một nhiệm vụ robot không có sự can thiệp của con người. Các nhiệm vụ NMP sắp tới chưa được triển khai bao gồm một nhóm các vệ tinh nhỏ được gọi là nano sats sẽ thực hiện các phép đo đồng thời từ nhiều nơi trong không gian của từ trường Trái đất và thử nghiệm thiết bị được sử dụng trong nhiệm vụ Anten không gian giao thoa kế laser (LISA), một nhiệm vụ chung giữa NASA và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu. Nhiệm vụ NMP không thành công duy nhất cho đến nay là Deep Space 2, đó là Mars Microprobes, một phần của Mars Polar Lander xấu số.
NASA gần đây đã công bố sứ mệnh NMP mới nhất, Công nghệ vũ trụ 8, là một dự án xác nhận hệ thống con. Nó là một tập hợp gồm bốn thí nghiệm độc lập sẽ du hành vào vũ trụ trên một tàu vũ trụ nhỏ, chi phí thấp, hiện có sẵn, được mệnh danh là tàu sân bay Thiên niên kỷ mới. Thí nghiệm đầu tiên trên ST8 được gọi là sail Mast, đây là cột than chì siêu nhẹ. Các ứng dụng cho sail Mast là tàu vũ trụ đòi hỏi các cấu trúc màng lớn cần được triển khai, như cánh buồm mặt trời, tấm che nắng của kính viễn vọng, ống kính khẩu độ lớn, thiết bị phát nổ, ăng ten hoặc cụm mảng mặt trời. Có một loạt các nhiệm vụ đã được xác định trên Lộ trình của NASA cho tương lai có thể hưởng lợi từ khả năng này, theo ông Stevens. Đây sẽ là một bước tiến đáng kể trong khối lượng của cấu trúc. Chúng tôi đang hoạt động trong một? kg khối lượng mỗi mét cho một sự bùng nổ 30 hoặc 40 mét có thể được xếp gọn và có độ cứng hợp lý.
Thí nghiệm thứ hai là Hệ thống mảng mặt trời thế hệ tiếp theo Ultraflex. Đây là một mảng năng lượng mặt trời cao, cực kỳ nhẹ. Điều này có thể được sử dụng cho một nhiệm vụ cần sức mạnh đáng kể trong một mảng nhẹ, có thể triển khai, như cho động cơ điện mặt trời, hoặc nó cũng có thể được sử dụng trên bề mặt của các cơ thể hành tinh, theo ông Stevens. Chúng tôi đang xem xét việc tăng công suất cụ thể của mảng lên hơn 170 watt mỗi kg trên một mảng có ít nhất 7 kilowatt điện.
Thí nghiệm thứ ba là Hệ thống tính toán dung sai lỗi thích ứng môi trường. Mục tiêu ở đây là sử dụng các bộ xử lý kệ được cấu hình trong một kiến trúc có khả năng chịu lỗi đối với các sự kiện đơn lẻ gây ra bởi bức xạ, theo ông Stevens. Chúng tôi muốn chứng minh rằng đây là một thiết kế mạnh mẽ có thể được sử dụng trong không gian mà không phải sử dụng các bộ phận cứng bức xạ, bởi vì bạn có được sự gia tăng đáng kể về tốc độ xử lý và khả năng so với các bộ xử lý cứng bức xạ hiện có. Chúng tôi muốn giảm chi phí với độ tin cậy cao. Điều này có thể được sử dụng để xử lý dữ liệu khoa học trên tàu vũ trụ và cho các chức năng điều khiển tự trị.
Thí nghiệm cuối cùng trên ST8 là Hệ thống quản lý nhiệt nhỏ ống vòng nhiệt thu nhỏ. Những gì chúng tôi muốn làm ở đây là giảm các hạn chế về nhiệt đối với thiết kế tàu vũ trụ nhỏ và quản lý nhiệt và nhu cầu làm mát mà không tiêu tốn một lượng điện năng đáng kể, Stevens nói. Hệ thống này đề xuất để quản lý hiệu quả cân bằng nhiệt trong tàu vũ trụ bằng cách lấy nhiệt ở nơi nó được sản xuất bởi, ví dụ, điện tử, và cung cấp nó cho những nơi khác trong tàu vũ trụ cần nhiệt. Nó không có bộ phận chuyển động và không cần phải có sức mạnh.
Nhiệm vụ ST8 sẽ sẵn sàng để ra mắt vào năm 2008.
Vào tháng 7 năm 2005, NASA có kế hoạch công bố các nhà cung cấp công nghệ cho nhiệm vụ NMP tiếp theo. ST9 sẽ là một nhiệm vụ xác nhận hệ thống tích hợp. Có năm khái niệm khác nhau mà chúng tôi đang được xem xét và cả năm khái niệm này được coi là lĩnh vực ưu tiên cao của NASA. Họ đang:
- Công nghệ hệ thống bay mặt trời buồm
- Công nghệ hệ thống aerocapture cho nhiệm vụ hành tinh
- Công nghệ hệ thống bay hình thành chính xác
- Công nghệ hệ thống cho Kính viễn vọng Không gian Lớn
- Hệ thống hạ cánh tự động có hướng dẫn địa hình cho tàu vũ trụ
Tất cả năm khái niệm sẽ được nghiên cứu trong năm tới. Sau khi hoàn thành các nghiên cứu này, một trong năm khái niệm sẽ được chọn cho ST9. Thời gian ra mắt sẽ phụ thuộc vào khái niệm nào được chọn, nhưng dự kiến trong khung thời gian 2008-2009.
Stevens đã gắn bó với NMP kể từ khi nó được thành lập và là người quản lý chương trình trong 3 năm. Ông thích có thể chứng minh các công nghệ tiên tiến để có thể kết hợp chúng vào các nhiệm vụ trong tương lai. Một số doanh nghiệp thú vị, một công việc có rủi ro rất cao, ông nói, vì công nghệ tiên tiến rất không chắc chắn về việc nó sẽ mất bao lâu và chi phí bao nhiêu. Ông nói rằng việc xác nhận thí nghiệm tàu vũ trụ khoa học tự trị đã được đặc biệt bổ ích. Các máy bay trên sao Hỏa hiện tại cực kỳ tốn nhiều công sức, nhưng NASA đã không sẵn sàng chuyển hoạt động của tàu vũ trụ sang gói phần mềm, vì vậy tôi nghĩ việc xác nhận này là một bước quan trọng. Stevens nói rằng văn phòng của ông có một hoạt động truyền dịch công nghệ hiện đang diễn ra với chương trình Sao Hỏa, xem xét việc sử dụng khả năng này cho các nhiệm vụ trong tương lai, như rover của Phòng thí nghiệm Khoa học Sao Hỏa, dự kiến ra mắt vào năm 2009.
Viết bởi Nancy Atkinson
