NASA: s New Millennium Program (NMP) var tänkt som ett sätt att påskynda användningen av avancerad teknik till operativa vetenskapliga uppdrag. "Det erkändes att det gjordes betydande investeringar av Förenta staterna i avancerad teknik," sade Dr. Christopher Stevens, programchef för NMP, "och att de hade verkliga applikationer för att antingen minska kostnaderna eller ge ny kapacitet för vetenskapen uppdrag.” Men att föra dessa teknologier till faktiska vetenskapliga uppdrag i rymden är en hög risk på grund av osäkerheten som följer med ny teknik. NMP minskar riskerna med validering av ny teknik genom att flyga och testa den i rymden. "Vi tar tekniker som är redo att gå vidare från laboratoriet och mogna dem så att de är redo att gå ut i rymden," sade Stevens, "men de operationella uppdragen kan vara 10 till 20 år i framtiden."
Det finns två typer av uppdrag eller system som NMP åtar sig. Den ena är en integrerad systemvalidering, där hela flygsystemet är föremål för utredningen. Den andra typen är ett delsystemvalideringsuppdrag, där små, fristående experiment utförs på ett rymdfordon, men fordonet är inte en del av experimenten.
NMP grundades gemensamt 1995 av NASA: s kontor för rymdvetenskap och kontoret för geovetenskap, och tidigare har uppdragen vanligtvis separerats som tillämpliga på framtida behov av jordvetenskap eller rymdvetenskap. NMP förvaltas nu av NASA: s Science Mission Directorate och fokuserar på behoven i tre vetenskapsområden: Earth-Sun System, Solar System Exploration och Universum.
Programmet började med Deep Space 1-uppdraget 1998, som var en rymdvetenskaplig, integrerad systemvalidering. DS1: s definierande teknik var solenergi, eller jon, framdrivning. "Det var känt att denna teknik hade förmåga att minska massan som behövs för framdrivning jämfört med konventionell kemisk framdrivning, men ingen ville ta risken att flyga den otestad i rymden," sade Stevens. DS1 bevisade framgångsrikt effektiviteten av jonframdrivning, och nu kommer efterföljande uppdrag att använda denna typ av framdrivning, inklusive det kommande Dawn-uppdraget.
Andra framgångsrika NMP-valideringar inkluderar förbättringar och kostnadsminskningar av satelliter av LANDSAT-typ och testning av ett autonomt vetenskapligt rymdskepp som har flygplaneringsprogramvara som kan användas på rovers såväl som kretsande rymdskepp för att omplanera ett robotuppdrag utan mänsklig ingripande. Kommande NMP-uppdrag som ännu inte ska flyga inkluderar en grupp små satelliter som kallas nano-sats som kommer att göra samtidiga mätningar från flera platser i rymden av jordens magnetosfär, och testning av utrustning som ska användas i Laser Interferometer Space Antenna (LISA) uppdrag, en gemensamt uppdrag mellan NASA och Europeiska rymdorganisationen. Det enda framgångsrika NMP-uppdraget hittills var Deep Space 2, som var Mars Microprobes som var en del av den oroliga Mars Polar Lander.
NASA tillkännagav nyligen det nyaste NMP-uppdraget, Space Technology 8, som är ett valideringsprojekt för delsystem. Det är en samling av fyra fristående experiment som kommer att resa till rymden på ett litet, för närvarande tillgängligt rymdskepp, kallat en New Millennium-bärare. Det första experimentet på ST8 kallas Sail Mast, som är en ultralätt grafitmast. Applikationer för Sail Mast är rymdfarkoster som kräver stora membranstrukturer som måste användas, till exempel solseglar, solskydd med teleskop, optik med stor bländare, instrumentbommar, antenner eller solpaneler. "Det finns en serie uppdrag som har identifierats på NASA-färdplanen för framtiden som kan dra nytta av denna kapacitet," sade Stevens. ”Detta kommer att vara ett betydande steg framåt i strukturen. Vi verkar i en? kg per meter massområde för en 30 eller 40 meter bom som kan förvaras kompakt och har en rimlig styvhet. ”
Det andra experimentet är Ultraflex Next Generation Solar Array System. Det här är en extremt lätt, solenergi med hög effekt. "Detta kan användas för ett uppdrag som behöver betydande kraft i en lätt, utskjutbar matris, till exempel för elektrisk framdrivning av solenergi, eller det kan också användas på ytan på planetariska kroppar," sade Stevens. "Vi ser på att öka den specifika kraften i matrisen till mer än 170 watt per kilogram på en matris med minst 7 kilowatt effekt."
Det tredje experimentet är det miljöanpassningsfelstoleranta datorsystemet. "Här är målet att använda kommersiella från hyllprocessorer som är konfigurerade i en arkitektur som är feltolerant mot enstaka händelser som orsakas av strålning," sade Stevens. ”Vi vill visa att det här är en robust konstruktion som kan användas i rymden utan att behöva använda strålningshårda delar, eftersom man får en betydande ökning av bearbetningshastighet och kapacitet jämfört med tillgängliga strålningshårda processorer. Vi vill sänka kostnaderna med hög tillförlitlighet. ” Detta kan användas för att behandla vetenskapliga data ombord på ett rymdskepp och för autonoma kontrollfunktioner.
Det sista experimentet på ST8 är Miniature Loop Heat Pipe Small Thermal Management System. "Vad vi vill göra här är att minska de termiska begränsningarna för små rymdfarkostdesign och hantera värme och behovet av kylning utan att spendera betydande mängder kraft," sade Stevens. Detta system föreslår att effektivt hantera termisk balans i rymdskeppet genom att ta värme där det produceras av till exempel elektronik och tillhandahålla det till andra platser i rymdskeppet som behöver värme. Den har inga rörliga delar och kräver inte ström.
ST8-uppdraget bör vara klart för lansering 2008.
I juli 2005 planerar NASA att tillkännage teknikleverantörerna för nästa NMP-uppdrag. ST9 kommer att vara ett integrerat systemvalideringsuppdrag. Det finns fem olika koncept som vi övervägs och alla fem betraktas som områden med hög prioritet för NASA. Dom är:
- Solar Sail Flight System Technology
- Aerocapture System Technology för planetariska uppdrag
- Precision Formation Flying System Technology
- Systemteknologi för stora rymdteleskoper
- Terrängstyrt automatiskt landningssystem för rymdskepp
Alla fem koncept kommer att studeras under nästa år. Efter att dessa studier har avslutats kommer ett av de fem koncepten att väljas för ST9. Lanseringstiden beror på vilket koncept som väljs, men är tentativt inom tidsramen 2008–2009.
Stevens har varit med i NMP sedan det bildades och har varit programchef i 3 år. Han tycker om att kunna demonstrera avancerad teknik så att de kan integreras i framtida uppdrag. "Det är en spännande verksamhet, en mycket hög riskverksamhet," sade han, "eftersom avancerad teknik är så osäker när det gäller hur lång tid det kommer att ta och hur mycket det kommer att kosta." Han sa att valideringen av det autonoma vetenskapliga rymdskeppsexperimentet har varit särskilt givande. "Den nuvarande Mars-rovers är extremt arbetsintensiv, men NASA har inte varit villig att överföra driften av ett rymdskepp till ett programvarupaket, så jag tror att denna validering har varit ett stort steg." Stevens sade att hans kontor har en teknisk infusionsaktivitet som för närvarande pågår med Mars-programmet och tittar på att använda denna kapacitet för framtida uppdrag, som Mars Science Laboratory rover, planerad att lanseras 2009.
Skrivet av Nancy Atkinson
