Das DARPA NOM4D-Programm konzentriert sich auf die Produktion großer Strukturen im Weltraum
Im Vorfeld zukünftiger Weltraumprojekte mit riesigen Strukturen im Orbit und auf dem Mond kündigte DARPA den Start seines neuen Programms für neuartige Orbital- und Mondherstellung, Materialien und masseneffizientes Design (NOM4D, ausgesprochen „NOMAD“) an. Die neue Initiative zielt darauf ab, neue Technologien für die adaptive großtechnische Herstellung von Strukturen im Weltraum zu entwickeln.
Mit dem Wettlauf um die Rückkehr zum Mond, der Landung von Menschen auf dem Mars und der raschen Kommerzialisierung der erdnahen Umlaufbahn erfährt die Weltraumtechnologie revolutionäre Veränderungen. Kommerzielle Unternehmen starten nicht nur eine Rekordzahl von Missionen, veröffentlichen eine Rekordzahl von Satelliten, sondern es entstehen auch neue Klassen von Raumfahrzeugen.
Einerseits gibt es immer komplexere Nanosatelliten, aber es besteht auch ein Bedarf an viel größeren Raumfahrzeugen und Strukturen auf der Mondoberfläche als je zuvor.
Die Herausforderung besteht nicht nur darin, Raketen zu bauen, die groß genug sind, um solche Anlagen in die Umlaufbahn zu bringen, sondern auch sicherzustellen, dass die Nutzlast beim Start sicher ist, was bedeutet, dass viel Volumen und Masse verschwendet werden.
Zum Beispiel gibt es die Internationale Raumstation (ISS), die etwa 420 Tonnen wiegt. Es wurde nicht sofort gestartet, sondern in Form einer Reihe von Modulen, die an Raketen und Shuttles geliefert wurden. Dies ist eine Möglichkeit, solche Strukturen zu bauen, aber jedes dieser Module musste in die Gesamtgewichtsparameter der Trägerrakete passen und mit ausreichender Festigkeit gebaut werden, um den Belastungen und Vibrationen standzuhalten, um funktionsfähig zum Ziel zu gelangen. Einmal im Weltraum, wird all diese Kraft nicht mehr benötigt.
NOM4D versucht einen anderen Ansatz zu verfolgen, indem nicht nur auf der Erde gebaute Module zusammengebaut werden, sondern auch die Produktion von der Erde verlagert wird, um große dynamische Strukturen zu schaffen, die sich an Veränderungen in der Umgebung oder Mission anpassen können.
Die Idee ist, dass fortschrittliche Materialien von der Erde gesendet und dann zum Bau großer Strukturen verwendet werden. So können Dinge wie Antennen und Sonnenkollektoren im Weltraum gebaut werden, und sie sind größer als die auf der Erde montierten, aber sie können viel leichter sein, aber mit mehr Stabilität, Manövrierfähigkeit und Anpassungsfähigkeit.
Bis 2030 soll sich der Weltraum in Bezug auf Logistik und Ausrüstung weiterentwickeln, einschließlich schneller und häufiger Orbitalstarts, regelmäßiger Flüge zum Mond, Betanken von Raumfahrzeugen im Roboter und Robotern, die Strukturen im Weltraum bauen und Operationen bewerten und steuern können in Echtzeit.
Die Teilnehmer des NOM4D-Programms durchlaufen einen dreistufigen Prozess, der jeweils 18 Monate dauert und sich auf ein bestimmtes Konzept konzentriert. In Phase I werden strukturelle Effizienzziele für eine 1-MW-Solaranlage erreicht, in Phase II wird die Risikominderung und die technische Entwicklung eines 100 Meter breiten HF-Reflektors im Mittelpunkt stehen, und in Phase III wird eine ausreichende Präzision nachgewiesen, um eine infrarotreflektierende Struktur für eine segmentierte Langwelle zu erzeugen Infrarot-Teleskop. ...
Jeder Schritt erfordert die Erfüllung der technischen Anforderungen und die bodengestützte Herstellung von Demonstrationsstrukturen im Submaßstab zur Validierung.
„Wir suchen diejenigen, die Systemdesigns vorschlagen, die so masseneffizient sind, dass sie nur außerhalb der Erde gebaut werden können, und über Funktionen verfügen, die es ihnen ermöglichen, den für Weltraum und Mond typischen Manövern, Finsternissen, Schäden und Wärmezyklen standzuhalten Umwelt. “, sagt Bill Carter, Programmmanager in der Abteilung für Verteidigungswissenschaften von DARPA.
„Angesichts der Einschränkungen bei Bodentests, Start und Bereitstellung ist es unwahrscheinlich, dass der traditionelle Ansatz zur Raumgestaltung zu dramatischen Effizienzgewinnen führt. Um den nächsten Schritt zu machen, müssen wir auf völlig neue Weise zu Materialien, Fertigung und Design übergehen. “