太阳引力透镜:三十年的航空航天创新之旅

当NASA提出了创建可行的系外行星成像架构的挑战时,Aerospace提供了一个建立在近30年的坚持、创新和全公司团队合作基础上的解决方案。
航空航天的艺术家渲染提供了飞船飞过木星轨道的特写镜头,在那里它将脱落太阳帆板,飞向太阳引力焦点线。

早在立方体卫星时代之前,小型卫星革命就开始于航空航天公司的实验室。玩必威棋1993年,三位有远见的研究人员写了一篇关于微型卫星概念的论文,并组织了一个兴趣团体来研究新兴的微型技术。现在在轨道上有400多个微型卫星,发射速度每2.5年就翻一番。

当美国宇航局寻求一种可行的方法来直接成像系外行星时,他们转向了航空航天。太阳引力透镜项目,目前已经是第三次获得资助,用于进一步发展第三阶段NASA创新先进概念计划该公司采用了一种由航空公司开发的结构,其中包括近30年前在航空航天领域率先开发的航天器小型化技术。

太空新时代的卫星

在1990年代早期,将有效载荷发射到近地轨道需要巨大的投资(30,000美元/公斤),而电子和机械设备的微型化技术正在迅速发展。航空科学家们构想了一种小型卫星的前景,这种卫星有可能将遥感和通信系统运送到轨道上,而成本只有当初的几分之一。航空航天科学家欧内斯特·罗宾逊、亨利·赫尔瓦吉安和齐格弗里德·詹森结合使用航空航天研究和发展基金以及外部拨款,创建了一个早期采纳者社区,其中包括国家安全空间社区的远见者。

他说:“美国没有一个组织能够承担这样的任务。“它必须是类似航空航天的东西。大学对于这种跨学科的挑战来说太小了,而私营公司也有商业理由不这么做。所以,你需要一个国家实验室的组织像航空航天系统能够把愿景,抓牢,兑现这一愿景,直到成熟的工程和科学原则,其他实体并将与技术越来越有兴趣了。但它需要从航空航天开始。”

由于几个并发微/纳电子学的发展,通信、光电、电力、材料开发,和越来越多的基于“云”的计算能力现在广泛使用在手持移动设备和小,小卫星已经成为现实,而且没有证据表明指数增长率不应该继续。

他说:“我们现在生活在一个充满不确定性的时代,未来有很多可能。“未来空间系统的架构需要具有适应性、可重构性,并能够在太空和地面上运行各种场景,从而为我们的决策者提供更多的洞察力。”

小型卫星现在被用于许多任务,包括喷气推进实验室的火星立方一号卫星最近对火星行星的访问,但一些应用还有待想象。

为太空探索开辟道路

最典型的例子就是太阳引力透镜项目,该项目利用微型卫星发射一系列光学望远镜,拍摄远在太阳系之外的宜居行星的图像。这个概念是基于利用太阳的质量作为重力透镜,并一直在科学界讨论。喷气推进实验室转向航空航天领域,开发一种能够在现实的预算和时间限制下捕捉这些令人惊叹的图像的建筑。

“我们感谢Slava Turyshev博士和NASA/JPL邀请航空航天公司参与这个惊人的项目,希望能帮助回答这个问题,‘我们在宇宙中是孤独的吗?航空航天公司SGL技术联合负责人汤姆·海因什海默(Tom Heinsheimer)说。正如爱因斯坦所预测的那样,来自任何恒星的光,无论它离我们有多远,都被太阳引力弯曲成一条太阳引力线(SGL),这条线从距离地球550天文单位开始。这意味着大量生产的普通航天器可以被送到许多太空望远镜去寻找绕着许多外太阳系运行的外行星上的生命迹象。我们在NIAC III项目上的工作将使所需的技术变得成熟,使技术演示任务能够证明这一概念的可行性。”

西格里碳素集团的使命

基于他们对小卫星的了解和被证明的能力,航空航天公司提出了一个将满足任务目标的架构。该建筑采用了多颗小卫星,由太阳帆推动(用于高出口速度),在一个创新的“珍珠串”建筑中,每颗珍珠由一簇飞行的小卫星组成。珍珠是按顺序发射的,它们提供执行任务所需的通信中继、观测冗余、基于人工智能的“师学生”学习、技术升级和数据管理。通过使用这些使用人工智能技术的小卫星独立运行,降低了任务成本和风险。

航天创新的遗产

作为这项工作的结果,航空航天是一个团队的一部分,该团队获得了美国宇航局创新先进概念第三阶段拨款,该任务概念将进一步细化,导致在2023-24年的时间框架内完成技术演示任务,并在10年后完成全面任务。

航天实验室在20世纪90年代早期是一个激进想法的孵化器和技术推动力,现在已经发展成为一种应用于民用、商业和军事空间的几乎所有方面的技术。当NASA提出了创建可行的系外行星成像架构的挑战时,Aerospace提供了一个建立在近30年的坚持、创新和全公司团队合作基础上的解决方案。

Helvajian说:“当你有一些事情超出了标准方法的范围,它迫使聪明的人——我们在航天领域有很多——去思考更大的可能性。”“这给他们带来了一个挑战,即基于工程学和科学原理,找出这种技术和愿景是否可行。”在航天公司工作的人都有一种天生的特质,喜欢接受巨大的挑战。他们希望用他们的专业知识和技能解决存在的最困难的问题。它不一定是由经济或外部动机驱动的。这是他们与生俱来的特质。这是强大的,对我们来说,培养这种精神至关重要。”

航空科学家和工程师在技术广度和深度的矩阵中茁壮成长,跨学科团队可以解决最困难的问题。自航空航天开始小卫星革命以来的很长一段时间里,来自可能适合居住的行星的光子将到达我们的太阳系,而且由于航空航天的独创性,光子将在遥远的地方被捕获,但在地球上进行研究。

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