Das New Millennium Program (NMP) der NASA wurde konzipiert, um den Einsatz fortschrittlicher Technologien in betriebswissenschaftlichen Missionen zu beschleunigen. "Es wurde anerkannt, dass die Vereinigten Staaten erhebliche Investitionen in fortschrittliche Technologien getätigt haben", sagte Dr. Christopher Stevens, Programmmanager für NMP, "und dass sie echte Anwendungen hatten, um entweder die Kosten zu senken oder neue Möglichkeiten für die Wissenschaft bereitzustellen." Missionen. " Die Umsetzung dieser Technologien in tatsächliche wissenschaftliche Missionen im Weltraum ist jedoch aufgrund der mit neuen Technologien verbundenen Unsicherheit ein hohes Risiko. NMP reduziert diese Risiken durch die Validierung neuer Technologien, indem es fliegt und im Weltraum testet. "Wir nehmen Technologien, die bereit sind, aus dem Labor herauszukommen, und reifen sie aus, damit sie bereit sind, in den Weltraum zu gelangen", sagte Stevens, "aber die operativen Missionen könnten in Zukunft 10 bis 20 Jahre dauern."
Es gibt zwei Arten von Missionen oder Systemen, die NMP durchführt. Eine ist eine integrierte Systemvalidierung, bei der das gesamte Flugsystem Gegenstand der Untersuchung ist. Der zweite Typ ist eine Subsystem-Validierungsmission, bei der kleine, eigenständige Experimente an einem Raumfahrzeug durchgeführt werden, das Fahrzeug jedoch nicht Teil der Experimente ist.
NMP wurde 1995 gemeinsam vom NASA Office of Space Science und dem Office of Earth Science gegründet. In der Vergangenheit wurden Missionen normalerweise getrennt, um auf zukünftige Bedürfnisse von Geowissenschaften oder weltraumwissenschaftlichen Missionen anwendbar zu sein. NMP wird jetzt von der NASA-Direktion für Wissenschaftsmission verwaltet und konzentriert sich auf die Bedürfnisse von drei Wissenschaftsbereichen: dem Erd-Sonnen-System, der Erforschung des Sonnensystems und dem Universum.
Das Programm begann 1998 mit der Mission Deep Space 1, einer weltraumwissenschaftlichen, integrierten Systemvalidierung. Die definierende Technologie von DS1 war der Solar- oder Ionenantrieb. "Es war bekannt, dass diese Technologie die für den Antrieb benötigte Masse gegenüber konventionellen chemischen Antrieben reduzieren konnte, aber niemand wollte das Risiko eingehen, sie ungetestet im Weltraum zu fliegen", sagte Stevens. DS1 hat die Wirksamkeit des Ionenantriebs erfolgreich bewiesen, und jetzt werden nachfolgende Missionen diese Art von Antrieb verwenden, einschließlich der bevorstehenden Dawn-Mission.
Weitere erfolgreiche NMP-Validierungen umfassen Verbesserungen und Kostensenkungen bei Satelliten vom Typ LANDSAT sowie das Testen eines autonomen Wissenschaftsraumfahrzeugs mit Flugplanungssoftware, die auf Rovers verwendet werden kann, sowie die Umlaufbahn eines Raumfahrzeugs, um eine Robotermission ohne menschliches Eingreifen neu zu planen. Zu den bevorstehenden NMP-Missionen, die noch zu fliegen sind, gehören eine Gruppe kleiner Satelliten, sogenannte Nano-Sats, die simultane Messungen an mehreren Orten im Weltraum der Erdmagnetosphäre durchführen, sowie die Prüfung von Geräten, die für die Mission Laser Interferometer Space Antenna (LISA) verwendet werden sollen gemeinsame Mission der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation. Die einzige bisher erfolglose NMP-Mission war Deep Space 2, die Mars-Mikrosonden, die Teil des unglücklichen Mars Polar Lander waren.
Die NASA hat kürzlich die neueste NMP-Mission, Space Technology 8, angekündigt, bei der es sich um ein Subsystem-Validierungsprojekt handelt. Es handelt sich um eine Sammlung von vier eigenständigen Experimenten, die mit einem kleinen, kostengünstigen und derzeit verfügbaren Raumschiff, das als New Millennium Carrier bezeichnet wird, in den Weltraum fliegen werden. Das erste Experiment mit ST8 heißt Sail Mast, ein ultraleichter Graphitmast. Anwendungen für Segelmast sind Raumfahrzeuge, die große Membranstrukturen erfordern, die eingesetzt werden müssen, wie Sonnensegel, Teleskop-Sonnenschirme, Optiken mit großer Apertur, Instrumentenausleger, Antennen oder Solar-Array-Baugruppen. "Es gibt eine Reihe von Missionen, die auf der NASA-Roadmap für die Zukunft identifiziert wurden und von dieser Fähigkeit profitieren könnten", sagte Stevens. „Dies wird ein bedeutender Fortschritt in der Masse der Struktur sein. Wir arbeiten in einem? kg pro Meter Massenbereich für einen 30- oder 40-Meter-Ausleger, der kompakt verstaut werden kann und eine angemessene Steifigkeit aufweist. “
Das zweite Experiment ist das Ultraflex Solar Array System der nächsten Generation. Dies ist eine leistungsstarke, extrem leichte Solaranlage. "Dies könnte für eine Mission verwendet werden, die erhebliche Leistung in einem leichten, einsetzbaren Array benötigt, beispielsweise für solare elektrische Antriebe, oder es könnte auch auf der Oberfläche von Planetenkörpern verwendet werden", sagte Stevens. "Wir versuchen, die spezifische Leistung des Arrays auf mehr als 170 Watt pro Kilogramm auf einem Array mit mindestens 7 Kilowatt Leistung zu erhöhen."
Das dritte Experiment ist das umweltadaptive fehlertolerante Computersystem. "Hier besteht das Ziel darin, handelsübliche Prozessoren zu verwenden, die in einer Architektur konfiguriert sind, die fehlertolerant gegenüber durch Strahlung verursachten Störungen einzelner Ereignisse ist", sagte Stevens. „Wir möchten zeigen, dass dies ein robustes Design ist, das im Weltraum eingesetzt werden kann, ohne strahlungsharte Teile verwenden zu müssen, da sich die Verarbeitungsgeschwindigkeit und -fähigkeit gegenüber derzeit verfügbaren strahlungsharten Prozessoren erheblich erhöht. Wir wollen die Kosten mit hoher Zuverlässigkeit senken. “ Dies kann zur Verarbeitung wissenschaftlicher Daten an Bord eines Raumfahrzeugs und für autonome Steuerfunktionen verwendet werden.
Das letzte Experiment mit ST8 ist das Miniatur-Loop-Wärmerohr-Wärmemanagementsystem. "Was wir hier tun möchten, ist, die thermischen Einschränkungen bei der Konstruktion kleiner Raumfahrzeuge zu verringern und die Wärme und den Kühlbedarf zu verwalten, ohne erhebliche Mengen an Energie zu verbrauchen", sagte Stevens. Dieses System schlägt vor, das Wärmehaushalt innerhalb des Raumfahrzeugs effizient zu verwalten, indem Wärme dort aufgenommen wird, wo sie beispielsweise von der Elektronik erzeugt wird, und an andere Stellen im Raumfahrzeug abgegeben wird, die Wärme benötigen. Es hat keine beweglichen Teile und benötigt keinen Strom.
Die ST8-Mission sollte 2008 startbereit sein.
Im Juli 2005 plant die NASA, die Technologieanbieter für die nächste NMP-Mission bekannt zu geben. ST9 wird eine integrierte Systemvalidierungsmission sein. Es gibt fünf verschiedene Konzepte, die wir in Betracht ziehen, und alle fünf werden als Bereiche mit hoher Priorität für die NASA angesehen. Sie sind:
- Solar Sail Flight System Technologie
- Aerocapture-Systemtechnologie für Planetenmissionen
- Präzisionsformations-Flugsystemtechnologie
- Systemtechnik für Großraumteleskope
- Geländegeführtes automatisches Landesystem für Raumfahrzeuge
Alle fünf Konzepte werden im nächsten Jahr untersucht. Nach Abschluss dieser Studien wird eines der fünf Konzepte für ST9 ausgewählt. Die Startzeit hängt davon ab, welches Konzept ausgewählt wurde, liegt jedoch vorläufig im Zeitraum 2008-2009.
Stevens ist seit seiner Gründung bei NMP und seit 3 Jahren Programmmanager. Er genießt es, fortschrittliche Technologien demonstrieren zu können, damit sie in zukünftige Missionen integriert werden können. "Es ist ein aufregendes Geschäft, ein Geschäft mit sehr hohem Risiko", sagte er, "weil fortschrittliche Technologie so unsicher ist, wie lange es dauern wird und wie viel es kosten wird." Er sagte, dass die Validierung des autonomen wissenschaftlichen Raumfahrzeugexperiments besonders lohnend gewesen sei. "Die derzeitigen Marsrover sind extrem arbeitsintensiv, aber die NASA war nicht bereit, den Betrieb eines Raumfahrzeugs auf ein Softwarepaket umzustellen. Ich denke, diese Validierung war ein wichtiger Schritt." Stevens sagte, dass in seinem Büro derzeit eine Technologie-Infusionsaktivität mit dem Mars-Programm durchgeführt wird, um diese Funktion für zukünftige Missionen wie den Rover des Mars Science Laboratory zu nutzen, der 2009 starten soll.
Geschrieben von Nancy Atkinson
