В ожидании будущих космических проектов с участием гигантских структур на орбите и на Луне, агентство DARPA объявило о начале своей программы «Новое орбитальное и лунное производство, материалы и массово-эффективный дизайн» (Novel Orbital and Moon Manufacturing, Materials and Mass-efficient Design, NOM4D, произносится как NOMAD). Новая инициатива направлена на разработку новых технологий для адаптивного производства крупномасштабных конструкций в космосе.
В связи с гонкой за возвращение на Луну, отправкой астронавта на Марс и быстрой коммерциализацией орбиты Земли космические технологии претерпевают революционные изменения. Мало того, что коммерческие компании запускают рекордное количество миссий, запуская рекордное количество спутников, на сцене появляются новые классы космических аппаратов.
С одной стороны, появляются все более изощренные наноспутники, но также существует потребность в гораздо более крупных космических аппаратах и структурах поверхности Луны, чем когда-либо ранее. Проблема не только в том, как построить достаточно большие ракеты, чтобы вывести такие установки на орбиту, но и в том, чтобы обеспечить сохранение полезной нагрузки при запуске, что означает потерю большого объема и массы, которые потребуются всего лишь на несколько минут.
Например, есть Международная космическая станция (МКС), которая весит около 420 тонн. Ее запускали не сразу, а как серию модулей, доставленных космическим шаттлом и другими ускорителями. Это один из способов создания таких конструкций, но каждый из этих модулей должен был соответствовать габаритным и массовым параметрам ракеты-носителя и иметь достаточно прочную конструкцию, чтобы выдерживать перегрузки и вибрации, чтобы добраться до места назначения в рабочем состоянии. Попав в космос, вся эта сила больше не нужна.
NOM4D стремится использовать другой подход, не просто собирая модули, построенные на Земле, но и перемещая производство за пределы Земли для создания больших динамических структур для Министерства обороны США, которые могут адаптироваться по мере изменения окружающей среды или миссии. Идея состоит в том, что современные материалы будут отправляться с Земли и затем использоваться для строительства больших сооружений. Таким образом, можно построить такие вещи, как антенны и солнечные батареи, которые будут больше, чем те, которые собираются на Земле, но могут быть намного легче, но с большей стабильностью, маневренностью и адаптируемостью.
Предположение, лежащее в основе программы, заключается в том, что к 2030 году космос будет совершенствоваться с точки зрения логистики и оборудования, включая быстрые и частые орбитальные запуски, регулярные полеты на Луну, дозаправку космических аппаратов-роботов на орбите и роботов, способных строить конструкции в космосе, а также способность оценивать и контролировать операции в режиме реального времени.
Участники программы NOM4D пройдут через трехэтапный процесс, каждый из которых продлится 18 месяцев и будет сосредоточен на определенной концепции. Этап I будет включать достижение целевых показателей структурной эффективности для солнечной батареи мощностью 1 мегаватт, этап II будет сосредоточен на снижении риска и технической разработке радиочастотного отражателя шириной 100 м, а этап III продемонстрирует достаточную точность для постройки структуры, отражающей инфракрасное излучение, для сегментированного длинноволнового инфракрасного телескопа. Каждый этап потребует соблюдения технических требований и наземного производства субмасштабных демонстрационных конструкций для проверки.
«Мы ищем тех, кто предлагает проекты систем, которые настолько эффективны по массе, что их можно построить только вне Земли, и с функциями, которые позволяют им выдерживать маневры, затмения, повреждения и тепловые циклы, типичные для космоса и лунной среды», - говорит Билл Картер, руководитель программы Управления оборонных исследований DARPA. «Учитывая ограничения, связанные с наземными испытаниями, запуском и развертыванием, традиционный подход к проектированию космических структур вряд ли приведет к значительному повышению массовой эффективности. Чтобы сделать следующий шаг, мы должны заняться материалами, производством, и дизайн совершенно по-новому».
На 26 февраля 2021 года намечен вебинар для желающих принять участие в программе «Proposer's Day».