美国 NASA 布署 16 项将来外太空技术性：月球悬浮铁道和火星洞穴智能机器人

中国北京时间 3 月 8 日信息，据海外新闻媒体，现阶段，美国宇航局挑选了 16 项将来外太空技术性定义，提前准备开展深入分析，在其中 4 个技术性定义来源于美国宇航局喷气式飞机推动试验室，比如：在月球上修建一个运送货品的铁路系统软件。

现如今地球轨道外太空一片忙碌景色，近几十年来，人们在太阳系行星发送了很多探测仪，用以探索大行星、行星、陨星和太阳光，随着着航天工程不断发展，全部外太空每日任务都让人心潮澎湃，并有可能变成实际，可是将来会怎样呢？将来还会继续有什么技术性惊喜？

现阶段，美国宇航局已准许了 “NASA 自主创新优秀定义（NIAC）”新项目的资金管理制度，该资产将奖赏 12 名之上的科学研究工作人员，激励她们科学研究自主创新定义的可行性分析，这种科学研究工作人员包含：美国宇航局研究者、工业领域和学界的生物学家。下列是美国宇航局挑选的 16 项将来外太空技术性定义：

1、月球软性膜飘浮铁路（FLOAT）

设计师：伊桑 · 沙勒，美国宇航局喷气式飞机推动试验室

大家期待修建月球第一个铁路系统软件，它将出示可以信赖、全自动高效率的运输工具，可完成重力梯度在月球表面上运送，创建一个长久、使用寿命较长的机械设备设备运输设备，针对 2030 年可持续月球产业基地的一切正常运作尤为重要，如同美国宇航局的 “智能机器人月球表面实际操作 2 号每日任务（RLSO2）”的设计理念，下列二种功效：一是运送采掘的风化层表面做为資源利用易耗品（水、液氧、液态氢）或是建筑装饰材料；二是运送月球产业基地周边的重力梯度，来回登录地区或是别的前哨站。

为了更好地完成之上运送要求，大家提议在月球表面修建软性膜飘浮铁路（FLOAT），FLOAT 系统软件应用无驱动力带磁机械设备设备飘浮在 3 层软性塑料薄膜路轨以上：高纯石墨层塑料薄膜能使机械设备设备根据反磁性飘浮力处于被动地飘浮在路轨上边，柔性电路层造成磁感应扭力操纵机械设备设备顺着火车轨道运作；坐落于底端的太阳能发电塑料薄膜，在太阳光光源直射下可造成电磁能。FLOAT 飘浮系统软件沒有健身运动构件，一直飘浮在路轨以上，进而降低月球尘土的损坏，该系统软件不好像月球登录车有车轮子或是支撑架。

FLOAT 系统软件能在黄沙漫天、不适合定居的月球自然环境中自启动，而且维持最少场所提前准备，其路轨互联网能够随时间流逝翻卷或是重新配置，以融入持续转变的月球产业基地每日任务规定。

2、感测器作用单独小型游水智能机器人（SWIM）

设计师：伊桑 · 沙勒，美国宇航局喷气式飞机推动试验室

将来几十年的外太空探索将聚焦点于宇宙之外海洋星球，尤其是土卫二、木卫二和土卫六，这种星体的液体深海坐落于数千米厚的冰壳下，是地球上以外最有可能创造性命的地区。为了更好地到达这种宇宙之外海底世界，美国宇航局已经开发设计和健全很多进到深海的每日任务定义，在其中包含：“探索木卫二地底深海（SESAME）”级别的热机械设备勘探智能机器人，大家提议产品研发 “感测器作用单独小型游水智能机器人（SWIM）”，这将巨大拓展小型容积深海检测智能机器人的每日任务工作能力，并巨大地提高检测可居住性、生物标志物及性命直接证据的概率。

SWIM 系统软件包含公分级别、三维 复印可游水的微型机器人，其安装着微电子技术系统软件（MEMS）感应器，由小型致动器驱动器，选用超音波无线遥控器。小型游水智能机器人能够单独布署，还可以从单独 SESAME 智能机器人媒介上布署，一旦它抵达或是导向深海 – 冰面交界处区，其协调能力将受限制。SWIM 智能机器人能扩张深海收集范畴，工作能力远超过 SESAME 智能机器人，进而扩大了检测到宇宙之外深海性命征兆的概率。另外，该智能机器人还能得到 学科建设需要的深海特性、环境优美性指标值和潜在性微生物标识的时间和空间遍布精确测量（单独智能机器人不太可能完成）。这种工作能力将使生物学家在美国宇航局初次宇宙之外深海勘察中能够更好地叙述和了解深海成份及性命环境优美性。

3、处于被动拓展偶极子列阵月球探测器（PEDALS）

帕特里克 · 麦克风高瑞，美国宇航局喷气式飞机推动试验室

了解类地行星地底构成和构造是公布其地质学历史时间演化的重要，在其中包含：地表分裂、火山作用、沉积作用、冲积平原产生和挥发物运送和集聚。一般选用的地底探测设备是雷达探测，它能够根据根据地球上的双通信基站、路轨或是表面构造来完成，在每个状况下，合拼雷达探测仪器设备的每日任务实际操作无线天线都具备固定不动固有频率，一般限定在一个或是2个工作中频段。现阶段，火花路轨机器设备 MARSIS 在至今全部路轨检测雷达探测中具备较大无线天线（40 米），它可出示公里级别的透过勘察和全世界覆盖面积，但因为频率稳定度较低、屏幕分辨率较低、表面反射面模糊不清等缘故，造成 勘察数据信息谐波失真较高。充分考虑应用单一、固定不动长短偶极无线天线造成的频段制约性，大家提议选用处于被动拓展偶极子列阵月球探测器（PEDALS），它包括一系列离散变量偶极无线天线，根据独特构成和短偶极藕合拓展到更高的地区，根据頻率和深层转换能合理提升 屏幕分辨率。PEDALS 的重要自主创新之处取决于其与众不同工作能力，能够从不一样的室内空间部位精确测量普遍而持续的深层范畴，它是以前探地雷达设备没法完成的。PEDALS 利用形状记忆原材料处于被动进行 4 个绑绳，并方案在未来各种各样月球勘察每日任务中应用。驱动器 PEDALS 每日任务的重要科学研究总体目标包含比照地壳厚度进而了解地壳结构的深层，及其精确测量表面风化层挥发性有机物遍布，检测地底裂缝等。

4、太阳系行星驿马星快信系统软件

约书亚 · 范德 · 霍克，美国宇航局喷气式飞机推动试验室

太阳系行星驿马星快信系统软件是一个国际性、多光谱仪、高像素的大行星探测器，根据周期时间卫星网络的按时浏览来获得千万亿位字节数数据信息，随后传送到地球上。这种 “太阳龙宝宝”通讯卫星应用电子光学通讯每一年最少接受一次该检测系统 1-3 千万亿字节数的数据信息，以后通讯卫星将房屋朝向地球上方位运作，近距迅速传送数据。根据利用周期时间路轨，该系统软件仅必须最少的L波段推动力，并能够做为太空互联网的拓展和人们探索后勤管理互联网的先行者运作几十年時间。

5、适用初期地外行星降落及实际操作的风化层响应式调整系统软件

萨巴吉特 · 班纳吉，英国得克萨斯州农工工程项目实验站 5

“风化层响应式调整系统软件（RAMs）”是为可选择性结构加固和结合月球表面天然石材而设计方案的，现阶段这一定义是以美国宇航局自主创新优秀定义（NIAC）提议中衍化而成，该提议致力于软性轻形降落服务平台设计方案。现阶段的月球风化层更新改造科学研究关键集中化在应用根据很多目前取得成功技术性，比如：煅烧和地质学汇聚技术性。比较之下，风化层响应式调整系统软件尤其合适在初期着陆时适用部署安排，但还可以用以月球和火花中立国家完工后开展更完善的基本建设主题活动。而不是将全部原材料、机器设备和开关电源用以固定不动月球表面风化层，开展尘土操纵、伸缩降落垫、固定不动登录垫或是铺装安全通道等多功能性保持工作中。RAMs 应用独特的微囊运输系统软件，可以送递纳米技术铝热剂化合物和有机化学氯硅烷使焊接ps钢笔与表面底端风化层固定不动在一起，另外选用优秀的高强度钢板钉开展结构加固。

该系统软件还出示附加的地底风化层增稠剂，这种化学物质嵌入土壤层最深处，并被原始化学反应激话，进而产生一层持续的铝热剂焊接和地质学汇聚风化层，搭建了一道天然屏障，出示了附加的承载力。因而，除灰和安装是根据反映 / 凝结有机化学和物理学网格图天然屏障来完成的。

6、根据 SCATTER 探索天王星

斯普利德国 · 克洛塞，美国斯坦福大学

“发送电磁波辐射不断正方体通讯卫星勘察主题活动（SCATTER）”科学研究宇宙飞船根据科学研究激光发生器信号发射器释放出来动能和远程操控中小型检测航天飞机的工作能力，可使宇宙飞船在前去天王星的长期太空每日任务中间断性布署探测仪，在那里仅应用太阳能发电和充电电池开关电源不是行得通的，根据正方体通讯卫星的勘察主题活动，可使生物学家根据单独探索每日任务来提高科学研究精确测量，比如：电磁场梯度方向，进而能够更好地掌握天王星这颗冰巨星，该大行星是太阳系行星内非常少被勘察的大行星之一。

7、电孤烧损采掘的就地資源利用

艾米莉亚 · 格雷格，英国得克萨斯州高校

随着着近些年外太空探索持续拓展，比如：人们对太阳系行星别的星体表面的探索，十分必须开展就地資源利用（ISRU）从本地資源中获得水、建筑装饰材料和火箭燃料，怎样生产制造水为实行外太空每日任务短时间最重要的成份，因而是很多科学研究的关键方位。殊不知，可以选用同样的系统软件采掘别的資源在未来将越来越尤为重要。因而，一个运作优良的开采系统软件理应包含水源采掘和搜集，另外也应当尽量多地收集别的本地原材料。应用电孤烧损表面原材料会造成随意水解颗粒，这种颗粒能够按品质归类成化学物质群，并根据磁场传至有关的收集器，每个原材料种类的收集器能够并行处理应用，以完成较大搜集高效率和储藏标准。

水解烧损弧、磁感应传送、归类挑选及其搜集控制模块都集中化置放在一个可挪动表面履带式牵引带设备中，能为人们外太空探索主题活动出示多元化、效率高和普遍遮盖的原点資源利用。根据应用电孤烧损和水解风化岩颗粒物，运送和收集这种挥发性有机物比依靠热开采技术性收集随机样本更便于操纵。这将大幅度提升颗粒物收集的速率，并降低了非预估表面的冷疑损害，应用电磁场来分离出来挥发性有机物将非常容易地归类挑选一切风化层成份，比如：水和金属离子。

8、布署公里级别的外太空构造

扎克利 · 墨尔本，卡内基梅隆高校

长期性太空探险将给身体产生比较严重的挑戰，在其中包含：肌萎缩、骨质疏松症、眼睛视力下降、抑止免疫能力等，这种危害都和欠缺作用力相关，自人们最开始完成外太空探索至今，就一直期待着能在外太空栖息的地方产生作用力自然环境，奇幻小说中谢明确提出转动太空基地能造成人工合成作用力功效。殊不知，转动太空基地造成的人工合成作用力会对身体导致众多副作用，当身体长期性曝露在每分几回转动的转速比下，人感受觉得不适感和晕眩，为了更好地在 1-2RPM（每分转速）的转速比下造成贴近 1g 的人工合成作用力自然环境，必须一种公里级别的外太空构造。为了更好地处理该难题，大家将利用机械设备超材料获得的最新消息，设计方案一种轻品质布署构造，含水率做到 150 倍之上。像那样的构造可布署在猎鹰重型火箭弹整流罩中，在外太空路轨上开展屈伸，做到长短 1 公里之上的最后规格，而不用繁杂的在轨拼装或是生产制造，大家的科学研究将适用相近 “月球路轨太空站”的设计概念，1 公里之上级别的可拓展构造将变成大中型转动宇宙空间站主杆一部分。

9、独立深水井打孔机器人

奎因 · 莫理，大行星企业公司

如今大家坚信火花存有地底液态水，坐落于南极洲片层堆积物（SPLD）下边 1.5 公里最深处，美国nasa艾姆斯研究所杰出生物学家查尔斯 · 麦凯称，假如我们要科学研究星体分子生物学，不但必须见到它，大家还必须得到 一部分样版，由于大家必须对火花等地外星开展深层勘探。除此之外，2019 年一份事后汇报强调，假如地表下火山活动造成发热量使液态水变成很有可能，那麼该地质构造和冰下湖水很可能创造外星生命。先前南极洲片层堆积物是火花最具科学探究实际意义的地区之一，它印证了 40 亿光年前空气和气候问题，现阶段生物学家都还没搞好准备工作，利用深层次勘探系统软件进行该项每日任务。

大家明确提出的是一种全自动钻探系统软件，该系统软件将利用一个相近 “恒心号”火星探测器种类的探测仪做为钻探机，该探测仪将配置至少且适度的仪器设备，及其选用信息冗余很高的钻探对策，该钻探对策不依靠电缆线，反过来，自力更生的机器人能够全自动在钻探左右挪动，这种机器人被称作 “钻探机器人（borebots）”，长短大概 1 米。

钻探机器人由探测仪控制面板上简易线形致动器挪动到指定位置的管道中开展布署，他们在钻进井孔时要持续打孔，钻探机器人挪动是根据硫化橡胶罐路轨系统软件完成的，该系统软件压在打孔两边，打孔机器人在每一次勘察中会勘探 150 mm深，随后将冰芯提取，根据打孔往上挪动将其送到表层。当冰核由打孔机器人获取出去时，探测仪将对冰核开展原点剖析，并应用內部处理设备开展储放解决，这代表着冰核样版要不被用以原地不动剖析，要不被储放供之后查找。

10、可用太阳系行星总体目标阻拦及样版收集的航空航天助推器（选用密切、超输出功率密度高的放射性物质充电电池）

克里斯托弗 · 莫里森，超安全性核技术企业

超安全性核技术企业（USNC-Tech）建议生产制造一种 20 kWe （千韦，磁通量单位）级别、500 KG的干品质放射性物质放射性核素电子器件助推器，它由新式充电电池分子充电电池（CAB）出示驱动力，选用该助推器的航天飞机飞出速度迅速，可以勘察太阳系外星体，并搜集样版，并在 10 年以内返回地球。样版采集数据和星际帝国星体数据信息很有可能从源头上更改大家对宇宙空间及其地球上地理位置的认知能力见解，过去 3 年来，有二颗太阳系外星体（Oumuamua 和 C/2019 Q4）早已穿越重生太阳系行星，大家务必充分准备勘察下一个进到太阳系行星的系外星体。

11、轻量太阳帆（APPLE）

约瑟夫 · 内马尼克，航天航空企业

轻量太阳帆是一种能在低品质、迅速运作的外太空服务平台上实行深太阳系行星每日任务的构架，大家研发了一种可取代的运输工具构架，它融合了长寿命、最高值输出功率、充电电池、模块化设计的供电系统和太阳帆推动系统软件，该设备能可用进行全新宇宙探索每日任务。新太阳帆飞出速度快，并能到达太阳系行星远侧，比如：用 6 个月時间到达木星周边，1 年時间到达木星周边，4 年時间到达冥王星。尽管推动系统软件是该太阳帆的设计方案重要环节，但该航行每日任务务必具有动力装置，APPLE 包含一个经久耐用的防辐射充电电池。

12、应用原点火箭燃料回到土卫六样版

史蒂文 · 奥尔森，美国nasa格林研究所

应用原点火箭燃料回到土卫六样版的计划方案得到 美国nasa的关心，该计划方案 “因地制宜”，利用土卫六表层化学物质做成挥发物火箭燃料，该计划方案与别的全部传统式原地不动資源利用定义相距非常大，它将完成对大行星科学研究、星体分子生物学和了解生命起源的极大科学研究使用价值的重归，另外，这比别的样版回到每日任务（间距尺寸和能量等级）的难度系数大一个总数级别。

13、洞窟机器人：在火花洞窟中实行挪动实际操作每日任务的中小型机器人

马可波罗 · 帕沃内，美国斯坦福大学

该每日任务的总体目标是开发设计一种每日任务构架，在其中包含一个远程控制爬取机器人、导向部位的机器人，它能够应用拓宽丝杆开展挪动实际操作，在大行星洞窟繁杂地貌中探寻取样，特别是在适用实行火星探索每日任务，这款机器人被取名为 “洞窟机器人”，应用可伸缩式丝杆做为实际操作臂，是一种高宽比可重新构建机械设备设备。据了解，该机器人设计方案汇聚了美国斯坦福大学独立机器人、机器人实际操作、机械结构设计、仿生技术爬取和地质学大行星科学领域的交叉学科专家团。

14、“远视眼天文台”：原地不动生产制造月球远侧射电天文台

罗纳德 · 伯利丹，月球資源有限责任公司

大家建议开展远侧连接的系统软件级科学研究，科学研究怎样在月球远侧利用强风化原材料创建一个巨大的低頻（5-40 兆赫兹）射电天文台，它被称作 “远视眼天文台”，它将是一个遍布在 20×20 公里地区内大中型偶极无线天线列阵，它将打开一扇观察对话框（低頻射电），可以洞察初期宇宙空间情况，其功效类似激光器干预引力波天文台（LIGO）和普朗克天文台检测宇宙空间微波加热情况辐射源。因为地球上会生产制造无线通信噪声和对流层影响，因而在地球大气层修建一个低頻射电天文台不太实际，“远视眼天文台”定义将利用原地不动生产技术，并有时候选用地球上开展的系统更新，一般状况时该天文台会长期性应用，它与地球上发送的详细天线阵每日任务对比，其成本费更低、使用期限更长。

开发设计月球表层基础设施建设（供电系统、动能分布式存储、空间制造财产、室内空间开采财产），进而完成将来月球表层科学研究和商业服务每日任务，从强风化生产加工主题活动中获取和提炼出co2和金属材料，用以将来月球前哨产业基地和别的空间制造，及其人们在月球表层和航空航天主题活动。

15、根据行星栽种细菌来为外太空栖息的地方造就土壤层

简 · 谢维特索夫，超越航宇企业

一切大中型、长期性的外太空栖息的地方都必须自身栽种绝大多数食材和收购 营养物质，针对简易的补充每日任务来讲，自来水培方法栽种粮食作物很更有意义，但根据土壤层的栽种对系统没法完成地球上物资供应补充的大中型太空基地具备关键优点。

在其中生物学家拟议的一个外太空栖息的地方设计方案是转动的圆柱，进而造就出人工合成作用力，数最多可容下 8000 人，用以行星开采、空间制造和科学研究等目地，该栖息的地方是为了更好地完成食材充裕，另外具有城市森林，既适用航天员的心里健康，又能做为性命终端软件的一部分。在该情况下，粮食作物水栽法将碰到窘境，由于产业基地必须很多机械设备，另外也会发生常见故障点，比如：泵和输油管，除此之外，水栽系统软件还必须培养液，难以循环系统利用农牧业和人们的粪便，殊不知这却非常容易在土壤层为基本的栽种系统软件中进行，方式 是根据沤肥化解决人们粪便，并将他们放进土壤层当中。

现阶段，大家提议应用含有碳的行星化学物质生产制造土壤层，利用细菌物理学溶解这种化学物质，在有机化学视角上合理溶解有毒物质，大家将利用细菌将行星化学物质转换为土壤层，基础的念头是在含有碳的行星上嵌入细菌，以推动土壤的形成，细菌善于溶解繁杂的有机分子，包含这些对别的性命方式有害的分子结构。比如：香菇已被证实能够根据消化吸收原油中的氮氧化合物，取得成功地清除被原油环境污染的土壤层，真菌能够透过太远的间距进到缝隙中，并释放很多的工作压力，从物理学上毁坏岩层，有一些乃至生长发育在岩层內部，实际上，有直接证据说明细菌在地球上初期土壤层产生全过程中充分发挥着主导作用。

16、光线反射镜片

克利夫 · 霉霉，美国nasa诺福克研究所

光线反射镜片是一个在月球表层发电量和分派动能的新理念，它是在 “阿尔忒弥斯号”每日任务及其接着 “人们长期性在月球表层存活”的将来情况下完成的，该自主创新定义根据一个定日镜，它利用卡塞格伦光学望远镜做为关键方式来捕获、集中化和聚焦点太阳光光线，第二个重要环节是应用光学透镜校正光线，并在 1 千米或是更长远的间距向好几个终端产品用户遍布。再次定项和集中化太阳能发电，随后向终端产品用户遍布，应用中小型太阳能发电列阵（2-4 米直徑）转化成电磁能，该设备能够安裝在外太空栖息的地方，将太阳能发电转换为电磁能。