Un’enorme stazione spaziale su scala chilometrica con “gravità simulata” potrebbe essere lanciata da un singolo razzo

Rappresentazione grafica di strutture spaziali su scala chilometrica da un singolo lancio. Crediti: Zac Manchester

La gravità artificiale rimane roba da fantascienza. Ma affrontare l’assenza di gravità causa problemi a molti astronauti, che vanno dal deterioramento delle ossa a una significativa perdita della vista. Un metodo alternativo che potrebbe eliminare alcuni di questi problemi è la “gravità simulata”, che utilizza una struttura rotante per creare una forza centrifuga che avrebbe lo stesso effetto sul corpo della gravità. Resta da vedere se ciò risolverà o meno i problemi causati dalla mancanza di gravità. ancora,[{” attribute=””>NASA seems keen on the idea – to the tune of a $600,000 NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) Phase II grant to a team from Carnegie Mellon University (CMU) and the University of Washington (UW) who is looking to develop a structure that can simulate full Earth gravity and be launched in a single rocket.

The project in question is “Kilometer-Scale Space Structure from a Single Launch,” which was initially admitted to the NIAC program last year. Over the past year, they successfully completed a Phase I project where they “analyze[d] un concetto di missione analogo al Lunar Gateway” che potrebbe schierarsi in una struttura lunga un chilometro. Avendo soddisfatto le aspettative della NASA come parte di quel programma, il team, guidato dal professor Zac Manchester della CMU e Jeffery Lipton della UW, è stato recentemente accettato come borsista NIAC 2022.

Strutture spaziali su scala chilometrica dal lancio singolo

Diapositiva da una presentazione NIAC sulla struttura in scala Kilomter. Crediti: Zac Manchester e Jeffery Lipton

Questo non è il primo progetto NIAC che affronta l’idea di grandi strutture nello spazio, però. NextBigFuture ha riferito nel 2021 di circa una dozzina di progetti finanziati dalla NIAC che trarrebbero vantaggio da nuovi metamateriali per espandere notevolmente le loro dimensioni una volta nello spazio. Anche la NASA non è la sola a sostenere: la National Science Foundation cinese ha sostenuto gli sforzi per sviluppare un oggetto delle dimensioni di un chilometro per un importo di 2,3 milioni di dollari.

Strutture così grandi richiedono grandi investimenti, ma hanno anche grandi vantaggi potenziali. Ci sono due opzioni per raggiungere la gravità terrestre usando le forze centrifughe. O gira molto, molto velocemente, o hai un asse di rotazione davvero molto grande. Sfortunatamente, agli esseri umani, essendo le morbide sacche d’acqua che sono, non amano girare molto velocemente per lunghi periodi, come può dirti chiunque si sia mai ammalato durante una giostra di carnevale. La scienza mette quel limite di velocità di rotazione per il disagio a circa 3 giri / min. Quindi, per ruotare a meno di 3 giri/min e avere comunque il vantaggio di una gravità simulata pari a quella terrestre, la struttura stessa deve essere lunga un chilometro.

Montare così tanto materiale in un singolo lancio di un razzo finora si è rivelato impossibile. Ma, il dott. Manchester e il suo team pensano di aver trovato una potenziale soluzione al problema impossibile: una “struttura dispiegabile ad alto rapporto di espansione” o HERDS. Gli stessi HERDS utilizzano due nuove innovazioni meccaniche: ausili di taglio e meccanismi a forbice ramificati.

Gli ausiliari di taglio sono un nuovo tipo di metamateriale che si espanderà quando viene tirato in uno schema chirale. Il livello di chiralità può anche controllare la rigidità del materiale. Sembra che stiano guadagnando terreno nelle applicazioni robotiche come attuatori lineari e pinze, ma il loro caso d’uso nello spazio deve ancora essere dimostrato.


Video che mostra gli ausiliari di taglio in azione. Credito: Canale YouTube di Lillian Chin

I meccanismi a forbice ramificati sono un altro modo per distribuire una struttura più grande da una compatta. Originariamente sviluppato dallo Youtuber e artista Henry Segerman, i meccanismi a forbice ramificati si agganciano a strutture molto più grandi da quelle più compatte. Puoi persino acquistare un bambino demo da Shapeways, ma ancora una volta le strutture non sono state ancora utilizzate nello spazio.


Video che mostra i meccanismi a forbice ramificati. Crediti: Henry Segerman

Idealmente, uno o entrambi questi sistemi funzionerebbero per creare la struttura di un habitat spaziale su scala chilometrica in grado di ruotare a una velocità tale da simulare sufficientemente la gravità terrestre. dott. Manchester, Lipton e il loro team pensano di poter utilizzare queste tecnologie per creare strutture tubolari che possono espandersi fino a 150 volte le loro dimensioni se imballate in una carenatura per razzi. È un obiettivo ambizioso, ma hanno il tempo e i fondi per lavorarci. Alla fine del periodo di studio di due anni della NIAC, se l’idea è sufficientemente sviluppata, queste nuove tecnologie potrebbero anche avere il tempo di essere integrate nei piani per il Lunar Gateway.

Originariamente pubblicato su Universe Today.

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