Tiden för förnyad rymdutforskning har lett till några ganska ambitiösa förslag. Även om många har varit med på böckerna i decennier, har det bara varit under de senaste åren som några av dessa planer har blivit tekniskt genomförbara. Ett bra exempel är asteroidbrytning, där robotrymden skulle resa till Asteroids Near Earth och Main Asteroid Belt för att skörda mineraler och andra resurser.
Just nu är en av de största utmaningarna hur dessa hantverk skulle kunna komma runt och tanka när de är i rymden. För att hantera detta har det New York-baserade företaget Honeybee Robotics gett upp med University of Central Florida (UFC) för att utveckla ett ångdrivet robotrymdskepp. Företaget släppte nyligen en demonstrationsvideo som visar deras prototyp World is Not Enough (WINE) “ånghoppare” i aktion.
Honeybee Robotics grundades 1983 och har en lång historia av att utveckla teknik för rymdutforskning. Under den tiden har de uppfyllt över 300 kontrakt för NASA, som har inkluderat verktyg som används av Anda, Möjlighet och Nyfikenhet rovers och Fågel Fenix landaren. För att ta itu med utsikterna för asteroidbrytning samarbetade företaget med UCF-forskaren Dr. Phil Metzger för att utveckla ett robotfartyg för kommersiell gruvdrift.
Förutom att han är associerad med UCF: s Planetetary Science Group (PSG) har Dr. Metzger en lång historia av att arbeta med NASA. I själva verket grundade Metzger Swamp Works vid NASA: s Kennedy Space Center, som är baserad på Lockheed Martins Skunk Works och utformad för att implementera innovationsstrategier anpassade från Silicon Valley.
På PSG fortsätter Metzger att utveckla vad han kallar ”Ekonomisk planeten vetenskap”, som är inriktad på att utveckla teknik för resursutnyttjande på plats (ISRU) - allt från gruvdrift och tillverkning till konstruktion. I likhet med utvecklingen av återanvändbara rymdfarkoster syftar ISRU till att göra rymdutforskningen mer kostnadseffektiv genom att förlita sig på lokalt skördade resurser.
Det är principen bakom rymdskeppet WINE, som skulle skörda isis från asteroider eller planetarisk regolit. Denna is skulle sedan fångas i en kall fälla och upphettas för att skapa ånga för framdrivning. Elkraft skulle tillhandahållas av solpaneler, eller eventuellt en lättviktsradiouppvärmningsenhet.
Dessa val av strömförsörjning skulle möjliggöra flexibilitet i uppdragen genom att ge robotutrymmet förmågan att arbeta i olika miljöer. Till exempel, om behållaren arbetade i miljöer med låg tyngdkraft närmare hemmet, skulle solpaneler räcka. Om det fungerade i miljöer med hög tyngdkraft och / eller platser långt från solen, skulle ett kärnbatteri vara metoden att välja.
En video av prototypens första demonstration publicerades nyligen på twitter av Kris Zacny, vice president för Honeybee Robotics. Som Metzger beskrev demonstrationen i ett pressmeddelande från UCF:
"Det är jättebra. VIN bryts framgångsrikt av jorden, gjorde raketdrivmedel och sjösatte sig på en ångstråle utvunnad från simulanten. Vi kan potentiellt använda den här tekniken för att hoppa på månen, Ceres, Europa, Titan, Pluto, polarerna av Merkurius, asteroider - var som helst finns vatten och tillräckligt låg tyngdkraft. ”
Prototypen ångbehållare skapades av Honeybee i samarbete med Embry-Riddle Aeronautical University, som hjälpte till att utveckla de initiala ångbaserade raket thrustrarna. UCF tillhandahöll det simulerade asteroidmaterialet, medan Metzger skapade de datormodeller och simuleringar som behövs för att bevisa konceptet (en process som tog tre år).
Hopparen skulle utnyttja nyckelbitar av teknik som Mobile In-Situ Water Extractor (MISWE), ett spiralformat cored-rör som utvecklades av Honeybee för NASA-uppdrag till månen, Mars och därefter. För WINE-rymdskeppet är denna extraktor kombinerad med en 3D-tryckt kallgastruster och en tank som är speciellt designad för att passa in i en CubeSat.
Den 11 sekunders videon som skickats till twitter visar prototypen som avfyrar sin motor och leviterar vid företagets testanläggning den 31 december. Denna demonstration kom i slutet av ett fas 2-bidrag som beviljades av NASA: s program för småföretagens innovationsforskning och småföretagsteknologiöverföring (SBIR / SBTT) - som delades ut 2016 och varade i två år.
”Projektet har varit ett samarbete mellan NASA, akademin och industrin; och det har varit en enorm framgång, ”sade Kris Zacny i ett pressmeddelande från företaget. "De VIN-liknande rymdfarkoster har potential att förändra hur vi utforskar universum."
Konsekvenserna av denna teknik går långt bortom asteroidbrytningen. För närvarande tvingas interplanetära uppdrag att avsluta när rymdfarkosten har slut på drivmedel. Men som Metzger förklarade skulle utvecklingen av denna typ av rymdskepp (som kan bryta och bearbeta sitt eget bränsle) avsevärt förlänga livslängden för interplanetära uppdrag:
”Varje gång vi tappar våra enorma investeringar i tid och pengar som vi spenderade på att bygga och skicka rymdskeppet till dess mål. WINE var designad för att aldrig ta slut på drivmedel så att prospektering blir billigare. Det ger oss också möjlighet att utforska på kortare tid, eftersom vi inte behöver vänta i flera år när ett nytt rymdskepp reser från jorden varje gång. "
Med tanke på den hastighet med vilken kommersiell flyg- och rymdfartyg (aka. NewSpace) utvecklas och det faktum att asteroideundersökningen kommer att påbörjas mycket snart, kan det vara bara ett decennium eller till och med några år innan gruvbåtar som WINE skickas till närmaste asteroider . Och med flera byråer som vill utföra mån- och marsupptäcktsuppdrag, kunde rymdskepp för ånghoppare hitta sig över hela solsystemet.
Med tanke på den potentiella vinsten är det troligtvis ingen brist på branscher som vill komma in på den växande industrin. Och om tekniken och metodiken kan utarbetas, kan mänskligheten titta på Gold Rush för att avsluta alla guldrush. För att inte tala om järn, nickel, kobolt, mangan, molybden, aluminium, titan, vatten och en hel del andra resurser!
Företaget har sedan släppt en video i full längd som visar WINE-konceptet och teknikdemonstrationen. Kolla in det nedan:
