Het New Millennium Program (NMP) van NASA is opgevat als een manier om het gebruik van geavanceerde technologieën in operationele wetenschappelijke missies te versnellen. "Erkend werd dat de Verenigde Staten aanzienlijke investeringen hebben gedaan in geavanceerde technologieën", zegt dr. Christopher Stevens, de programmamanager voor NMP, "en dat ze echte toepassingen hadden om de kosten te verlagen of nieuwe mogelijkheden voor de wetenschap te bieden missies. ' Het is echter een hoog risico om deze technologieën in te voeren in daadwerkelijke wetenschappelijke missies in de ruimte vanwege de onzekerheid die met opkomende technologie gepaard gaat. NMP verkleint die risico's met het valideren van nieuwe technologie door deze te vliegen en te testen in de ruimte. "We nemen technologieën die klaar zijn om verder te gaan vanuit het laboratorium en ze volwassen te maken zodat ze klaar zijn om de ruimte in te gaan", zei Stevens, "maar de operationele missies kunnen in de toekomst 10 tot 20 jaar duren."
Er zijn twee soorten missies of systemen die NMP uitvoert. Een daarvan is een geïntegreerde systeemvalidatie, waarbij het hele vluchtsysteem het onderwerp van onderzoek is. Het tweede type is een subsysteemvalidatiemissie, waarbij kleine, op zichzelf staande experimenten worden uitgevoerd op een ruimtevoertuig, maar het voertuig maakt geen deel uit van de experimenten.
NMP werd in 1995 gezamenlijk opgericht door NASA's Office of Space Science en het Office of Earth Science, en in het verleden werden missies meestal gescheiden omdat ze van toepassing waren op toekomstige aardse of ruimtevaartmissies. NMP wordt nu beheerd door NASA's Directoraat Wetenschapsmissie en richt zich op de behoeften van drie wetenschapsgebieden: het Aarde-Zonnestelsel, Zonnestelselverkenning en het Universum.
Het programma begon met de Deep Space 1-missie in 1998, een ruimtewetenschap, geïntegreerde systeemvalidatie. De bepalende technologie van DS1 was voortstuwing op zonne-energie of ionen. "Het was bekend dat deze technologie in staat was om de massa die nodig is voor de voortstuwing te verminderen ten opzichte van conventionele chemische voortstuwing, maar niemand wilde het risico nemen om hem ongetest in de ruimte te laten vliegen", aldus Stevens. DS1 heeft met succes de effectiviteit van ionenvoortstuwing bewezen, en nu zullen volgende missies dit type voortstuwing gebruiken, inclusief de aankomende Dawn-missie.
Andere succesvolle NMP-validaties omvatten verbeteringen en kostenreductie van LANDSAT-type satellieten en het testen van een autonoom wetenschappelijk ruimtevaartuig dat vluchtplanningssoftware heeft die kan worden gebruikt op rovers en in een baan om een ruimtevaartuig om een robotmissie opnieuw te plannen zonder menselijke tussenkomst. Aankomende NMP-missies die nog moeten vliegen, omvatten een groep kleine satellieten, nano-sats genaamd, die gelijktijdige metingen zullen uitvoeren vanaf meerdere plaatsen in de ruimte van de aardmagnetosfeer, en het testen van apparatuur voor gebruik in de Laser Interferometer Space Antenna (LISA) -missie, een gezamenlijke missie tussen NASA en de European Space Agency. De enige mislukte NMP-missie tot nu toe was Deep Space 2, de Mars Microprobes die deel uitmaakten van de noodlottige Mars Polar Lander.
NASA heeft onlangs de nieuwste NMP-missie, Space Technology 8, aangekondigd, een subsysteemvalidatieproject. Het is een verzameling van vier stand-alone experimenten die naar de ruimte reizen op een klein, goedkoop, momenteel beschikbaar ruimtevaartuig, genaamd een New Millennium-carrier. Het eerste experiment op ST8 heet Sail Mast, een ultralichte grafietmast. Toepassingen voor Sail Mast zijn ruimtevaartuigen die grote membraanstructuren vereisen die moeten worden ingezet, zoals zonnezeilen, telescoopparasols, grote lensopeningen, instrumentengieken, antennes of zonnepaneelassemblages. "Er zijn een aantal missies geïdentificeerd op de NASA Roadmap voor de toekomst die van deze mogelijkheid zouden kunnen profiteren", aldus Stevens. “Dit zal een belangrijke stap voorwaarts zijn in de massa van de constructie. We opereren in een? kg massabereik per meter voor een giek van 30 of 40 meter die compact kan worden opgeborgen en een redelijke stijfheid heeft. ”
Het tweede experiment is het Ultraflex Next Generation Solar Array System. Dit is een zeer krachtige, extreem lichtgewicht zonnepaneel. "Dit kan worden gebruikt voor een missie die veel vermogen nodig heeft in een lichtgewicht, inzetbare reeks, zoals voor elektrische voortstuwing op zonne-energie, of het kan ook worden gebruikt op het oppervlak van planetaire lichamen", aldus Stevens. "We zijn op zoek naar een verhoging van het specifieke vermogen van de array tot meer dan 170 watt per kilogram op een array met minimaal 7 kilowatt vermogen."
Het derde experiment is het Environmental Adaptive Fault Tolerant Computing System. "Hier is het doel commerciële, kant-en-klare processors te gebruiken die zijn geconfigureerd in een architectuur die fouttolerant is voor storingen van afzonderlijke gebeurtenissen veroorzaakt door straling", aldus Stevens. “We willen laten zien dat dit een robuust ontwerp is dat in de ruimte kan worden gebruikt zonder stralingsbestendige onderdelen te gebruiken, omdat je een aanzienlijk hogere verwerkingssnelheid en capaciteit krijgt dan de momenteel beschikbare stralingsbestendige processors. We willen de kosten met een hoge betrouwbaarheid verlagen. ” Dit kan worden gebruikt voor het verwerken van wetenschappelijke gegevens aan boord van een ruimtevaartuig en voor autonome controlefuncties.
Het laatste experiment op ST8 is het Miniature Loop Heat Pipe Small Thermal Management System. "Wat we hier willen doen, is de thermische beperkingen op het ontwerp van kleine ruimtevaartuigen verminderen en de warmte en de behoefte aan koeling beheren zonder aanzienlijke hoeveelheden energie uit te geven", aldus Stevens. Dit systeem stelt voor om de thermische balans binnen het ruimtevaartuig efficiënt te beheren door warmte te brengen waar het wordt geproduceerd door, bijvoorbeeld, elektronica, en het te leveren aan andere plaatsen in het ruimtevaartuig die warmte nodig hebben. Het heeft geen bewegende delen en heeft geen stroom nodig.
De ST8-missie zou klaar moeten zijn voor lancering in 2008.
In juli 2005 is NASA van plan de technologieleveranciers aan te kondigen voor de volgende NMP-missie. ST9 wordt een geïntegreerde systeemvalidatiemissie. Er worden vijf verschillende concepten overwogen en alle vijf worden beschouwd als gebieden met hoge prioriteit voor NASA. Zij zijn:
- Solar Sail Flight System-technologie
- Aerocapture-systeemtechnologie voor planetaire missies
- Precision Formation Flying System-technologie
- Systeemtechnologie voor grote ruimtetelescopen
- Terreingestuurd automatisch landingssysteem voor ruimtevaartuigen
Alle vijf de concepten worden komend jaar bestudeerd. Na afronding van deze onderzoeken wordt een van de vijf concepten geselecteerd voor ST9. De lanceringstijd is afhankelijk van het gekozen concept, maar ligt voorlopig in de periode 2008-2009.
Stevens werkt sinds de oprichting bij NMP en is sinds 3 jaar programmamanager. Hij vindt het leuk om geavanceerde technologieën te demonstreren zodat ze kunnen worden opgenomen in toekomstige missies. "Het is een opwindend bedrijf, een bedrijf met een zeer hoog risico", zei hij, "omdat geavanceerde technologie zo onzeker is over hoe lang het gaat duren en hoeveel het gaat kosten." Hij zei dat de validatie van het autonome wetenschappelijke ruimtevaartexperiment bijzonder lonend was. "De huidige Mars-rovers zijn extreem arbeidsintensief, maar NASA was niet bereid om de werking van een ruimtevaartuig om te zetten in een softwarepakket, dus ik denk dat deze validatie een grote stap is geweest." Stevens zei dat zijn kantoor een technologie-infusieactiviteit heeft die momenteel aan de gang is met het Mars-programma, en kijkt naar het gebruik van deze mogelijkheid voor toekomstige missies, zoals de Mars Science Laboratory-rover, gepland voor lancering in 2009.
Geschreven door Nancy Atkinson
