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太阳引力镜头:创新的三十年历程,在航空航天

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。
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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。

当美国航空航天局正在寻求一个解决方案开发直接成像的系外行星一个可行的战略,他们转向航空。太阳引力镜头项目,现在通过第三曾获资助的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。

卫星空间的新时代

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。

“有在美国可能采取的是这样的任务没有组织,” Helvajian说。“它必须是像航空。大学是太小了,这种类型的跨学科的挑战和私营公司有商业原因,他们不会这么做。所以,你需要在空间系统国家实验室组织像航空航天,能够把眼光摆在那里,牢牢把握它,并按照通过对视觉,直到工程和科学原理成熟到一个地步,其他实体产生兴趣和意愿随着技术的互动。但是,它需要一个航空开始。”

由于微/纳米电子,通信,光电子,电力,材料开发多个并发的发展,以及提高“云”为基础的计算能力现在在手持设备和小型移动设备广泛使用,小卫星已经成为现实,并没有证据表明,指数的增长速度不应该继续。

“我们现在正生活在不确定性,许多可能的未来的时代,” Helvajian说。“未来的空间系统的架构设计必须适应,可重构,并且能够运行在空间和地面上的情景给我们的决策者更深入的了解。”

小型卫星现在被用于多种任务,包括由喷气推进实验室的火星魔方一个卫星最近火星行星的访问,但有些应用程序还有待可想而知。

打开门路太空探索

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。

“We are grateful to Dr. Slava Turyshev and NASA/JPL for inviting Aerospace to participate in this amazing project – hoping to help to answer the question, ‘are we alone in the universe?’” said Tom Heinsheimer, Aerospace’s technical co-lead for SGL. “As Einstein predicted, light from any star, no matter how far it is from us, is focused by solar gravitational bending onto a Solar Gravity Line (SGL) that starts at 550 AU from Earth. This means that common sets of mass-produced spacecraft can be sent to many SGLs to look for signs of life on exo-planets orbiting many exo-solar systems. Our work on the NIAC III program will mature the needed technologies, to enable a Technology Demonstration Mission to prove the viability of the concept.”

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在他们的小卫星及其证明能力的知识的基础上,提出了航空航天的架构,满足任务目标。这种结构采用多个小卫星,推进与太阳帆(用于高出口速度),在体系结构创新的“珍珠串”,在其中每个珍珠包括形成飞行的小卫星集群。由于珍珠依次推出,他们提供所需的通信继电器,观察冗余,基于人工智能的“导师 - 学生”的学习,技术提升,以及数据管理需要执行任务。通过采用采用人工智能技术,独立经营这些小卫星,任务的成本和风险降低。

创新的宇航的遗产

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。

“当你拥有的东西,是做事情的标准方式的境界了,它迫使聪明的人,而且我们有很多在航天,想想更大的可能性,” Helvajian说。“它提出了他们的挑战,找出基于工程和科学原理的技术和愿景是否可行。这里有在航空航天,像承担巨大的挑战内部人的内在品质。他们希望将自己的专业知识和技能应用到存在的最困难的问题。它不一定由金融或外部动机驱动。它的东西是与生俱来的在其中。这是强大的,它的关键为我们培育这种精神。”

航天科学家和工程师蓬勃发展,技术的广度和深度的跨学科研究团队可以解决最困难的问题的矩阵。在时间的长度,因为航天开始了小卫星的革命,从可能居住的行星的光子将达到我们的太阳系,而且由于航天别出心裁,将远方抓获,但在地球上在这里学习。

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来源网址: //www.gfbusa.com/article/solar-gravity-lens-three-decade-journey-innovation-aerospace