Het tijdperk van hernieuwde verkenning van de ruimte heeft tot enkele nogal ambitieuze voorstellen geleid. Velen zijn al tientallen jaren in de boeken, maar het is pas de afgelopen jaren dat sommige van deze plannen technologisch haalbaar zijn geworden. Een goed voorbeeld is asteroïde-mijnbouw, waarbij robotachtig ruimtevaartuig naar Near-Earth Asteroids en de Main Asteroid Belt zou reizen om mineralen en andere hulpbronnen te oogsten.
Op dit moment is een van de belangrijkste uitdagingen hoe deze vaartuigen zich kunnen verplaatsen en bijtanken zodra ze in de ruimte zijn. Om dit aan te pakken, heeft het in New York gevestigde bedrijf Honeybee Robotics de Universiteit van Central Florida (UFC) opgezadeld om een stoomaangedreven robotachtig ruimtevaartuig te ontwikkelen. Het bedrijf heeft onlangs een demonstratievideo uitgebracht die laat zien dat hun prototype World is Not Enough (WINE) "stoomtrechter" in actie is.
Honeybee Robotics, opgericht in 1983, heeft een lange geschiedenis in het ontwikkelen van technologieën voor ruimteverkenning. In die tijd hebben ze meer dan 300 contracten voor NASA uitgevoerd, waaronder tools die door de Geest, Kans en Nieuwsgierigheid rovers en de Feniks lander. Om het vooruitzicht van asteroïde mijnbouw aan te pakken, werkte het bedrijf samen met UCF-wetenschapper Dr. Phil Metzger om een robotachtig ruimtevaartuig te ontwikkelen in het belang van commerciële mijnbouw.
Naast een medewerker van de UCF's Planetary Science Group (PSG), heeft Dr. Metzger een lange geschiedenis in het werken met NASA. Metzger was zelfs medeoprichter van de Swamp Works in het Kennedy Space Center van NASA, dat is gemodelleerd naar de Skunk Works van Lockheed Martin en is ontworpen om innovatiestrategieën te implementeren die zijn aangepast aan Silicon Valley.
Bij PSG gaat Metzger door met het ontwikkelen van wat hij "Economische Planetaire Wetenschap" noemt, dat is gericht op het ontwikkelen van technologieën voor in-situ gebruik van hulpbronnen (ISRU) - variërend van mijnbouw en productie tot constructie. Net als de ontwikkeling van herbruikbaar ruimtevaartuig, streeft ISRU ernaar om ruimteverkenning kosteneffectiever te maken door te vertrouwen op lokaal geoogste hulpbronnen.
Dat is het principe achter het WINE-ruimtevaartuig, dat waterijs zou halen uit asteroïden of planetaire regolieten. Dit ijs zou dan worden opgevangen in een koude val en verwarmd om stoom voor voortstuwing te creëren. Elektrische stroom zou worden geleverd door zonnepanelen, of mogelijk een lichtgewicht radioscoptische verwarmingseenheid.
Deze keuzes van stroomtoevoer zouden missieflexibiliteit mogelijk maken door het robotachtige ruimtevaartuig de mogelijkheid te geven om in verschillende omgevingen te werken. Als de hopper bijvoorbeeld dichter bij huis zou werken in omgevingen met een lage zwaartekracht, zouden zonnepanelen voldoende zijn. Als het zou werken in omgevingen met hoge zwaartekracht en / of locaties ver van de zon, zou een nucleaire batterij de voorkeursmethode zijn.
Een video van de eerste demonstratie van het prototype is onlangs op Twitter gepost door Kris Zacny, vice-president van Honeybee Robotics. Zoals Metzger de demonstratie beschreef in een recent UCF-persbericht:
"Het is geweldig. WINE heeft met succes de grond gewonnen, raketstuwstof gemaakt en lanceerde zichzelf op een stoomstraal die uit de simulant werd gehaald. We zouden deze technologie mogelijk kunnen gebruiken om op de maan, Ceres, Europa, Titan, Pluto, de polen van Mercurius, asteroïden te springen - overal waar water is en voldoende lage zwaartekracht. ”
Het prototype van de stoomtrechter is gemaakt door Honeybee in samenwerking met de Embry-Riddle Aeronautical University, die heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van de eerste op stoom gebaseerde raketmotoren. UCF leverde het gesimuleerde asteroïde materiaal, terwijl Metzger de computermodellen en simulaties creëerde die nodig waren om het concept te bewijzen (een proces dat drie jaar duurde).
De hopper zou gebruik maken van belangrijke stukjes technologie zoals de Mobile In-Situ Water Extractor (MISWE), een spiraalvormige geribde boorbuis die door Honeybee is ontwikkeld voor NASA-missies naar de maan, Mars en daarbuiten. Voor het WINE-ruimtevaartuig wordt deze afzuiger gecombineerd met een 3D-geprinte koude gasschroef en een tank die speciaal zijn ontworpen om in een CubeSat te passen.
De 11 seconden durende video die op Twitter is geplaatst, toont het prototype dat op 31 december zijn motor afvuurt en zweeft in de testfaciliteit van het bedrijf. Deze demonstratie kwam tot de conclusie van een fase 2-subsidie die werd toegekend door NASA's Small Business Innovation Research and Small Business Technology Transfer (SBIR / SBTT) -programma's - die in 2016 werd toegekend en twee jaar duurde.
“Het project is een samenwerking tussen NASA, de academische wereld en de industrie; en het is een enorm succes geweest, ”zei Kris Zacny in een persverklaring van het bedrijf. "De WINE-achtige ruimtevaartuigen kunnen de manier waarop we het universum verkennen veranderen."
De implicaties van deze technologie gaan veel verder dan asteroïde mijnbouw. Op dit moment worden interplanetaire missies gedwongen te beëindigen zodra het ruimtevaartuig geen brandstof meer heeft. Maar zoals Metzger uitlegde, zou de ontwikkeling van dit type ruimtevaartuig (dat zijn eigen brandstof kan ontginnen en verwerken) de levensduur van interplanetaire missies aanzienlijk verlengen:
“Elke keer verliezen we onze enorme investering in tijd en geld die we hebben uitgegeven aan het bouwen en sturen van het ruimtevaartuig naar zijn doelwit. WINE is ontworpen om nooit zonder drijfgas te komen, dus exploratie zal goedkoper zijn. Het stelt ons ook in staat om in een kortere tijd te verkennen, omdat we niet jaren hoeven te wachten omdat er elke keer een nieuw ruimtevaartuig van de aarde afreist. "
Gezien de snelheid waarmee commerciële ruimtevaart (ook bekend als NewSpace) vordert, en het feit dat asteroïdeprospectie zeer snel zal beginnen, kan het slechts tien jaar of zelfs een paar jaar duren voordat mijnbouwvaartuigen zoals WINE naar de dichtstbijzijnde asteroïden worden gestuurd . En met meerdere bureaus die maan- en Mars-verkenningsmissies willen uitvoeren, kunnen ruimtevaartuigen met stoomtrechters het hele zonnestelsel door reizen.
Gezien de potentiële uitbetaling, is er waarschijnlijk geen tekort aan industrieën die willen instromen in deze snelgroeiende industrie. En als de technologie en methodologie kunnen worden uitgewerkt, kan de mensheid naar de Gold Rush kijken om alle goudkoorts te beëindigen. Om nog maar te zwijgen van ijzer, nikkel, kobalt, mangaan, molybdeen, aluminium, titanium, water en nog veel meer bronnen!
Het bedrijf heeft sindsdien een volledige video uitgebracht met het WINE-concept en de technologiedemonstratie. Bekijk het hieronder:
