10 Crazy Solutions To Space Problem

Ingenting är deprimerande än om man antar att människan alltid kommer att vara begränsad till en enda liten sten som kallas jorden. Men när vi försöker utöka vårt mänskliga imperium i rymdens räckhåll, möts vi med en mängd problem som hotar våra planer att bli en verkligt avancerad civilisation. Lyckligtvis känner vår innovation ingen gränser, och vår nyfikenhet är ofta belönad med de mest osannolika lösningarna.

10Force Fields för att skydda astronauter från strålning

Under 2008 utvecklade forskare från Förenade kungarikets Rutherford Appleton Laboratory ett arbetsfält som skyddar mot mördare partiklar från solen. Ett krigsinstrument i rymdfilmer, den praktiska tillämpningen av verkliga fältfält är mycket mindre glamorös, men mycket viktigare eftersom det skulle skydda astronauter mot cancer. Dessutom skulle det ersätta konventionella skärmningsmaterial, som är tunga och påverka transportens nyttolastkapacitet.

Utrustad kring en liten modell kunde "mini-magnetosfären" avleda det mesta av den skadliga solstrålningen bort från astronauterna som skulle vara i ett riktigt skepp. Prototypen fungerar genom att skapa ett magnetfält som ungefär som jorden runt, och det är oerhört kraftfullt eftersom solstrålning redan är laddad, så det stöter helt enkelt bort den osynliga skölden. En uppskalad version kan rädda liv om en solflamma skulle bryta ut och framtida versioner kan till och med kunna avleda lasrar.

Medan denna teknik skulle vara användbar vid vår oundvikliga första flygning till Mars skulle det kräva stora mängder energi till makten under en 58 miljoner mil (36 miljoner mil) resa.

9Floating Solar Power Stations i omloppsbana

Energihusigt Japan kan snart möta en kris, eftersom det tätbefolkade landet använder enorma mängder av makt att driva sina apparater och transformera robotar. Den extremt jordbävningsbenägna nationen är försiktig med kärnkraft, med tanke på den senaste Fukushima-katastrofen. Dessutom finns det inte mycket tomt mark att utvecklas till solstationer i ett land som är mindre än Kalifornien men över tre gånger så populärt.

Lyckligtvis har det japanska rymdutforskningsverket (JAXA) en bokstavligen utomjordisk lösning som kan minska beroendet av globala resurser: Gigantiska reflektorer i geosynkron bana runt jorden. Dessa jätte speglar fokuserar solens energi på mottagare - även i omloppsbana - och sedan strålas den lagrade effekten från miljarder och miljarder av små antenn till jord i form av mikrovågsstrålning.

Denna teknik skulle överbrygga över 100 års värde av innovation, från Teslas teorier om trådlös kraftöverföring i början av 1900-talet till introduktionen av fotovoltacellen för 60 år sedan. Att flytta en sådan anläggning till en omlopp verkar vara den logiska utvecklingen, eftersom solceller är dramatiskt mer effektiva när de inte stämmer överens med vår atmosfär. Men byggandet av en banbrytande solstation presenterar JAXA med oöverträffade logistiska komplikationer, så en arbetsmodell är ungefär 25 år borta.

8 Använda solseglar istället för bränsle eller motorer

Sunjammer kan inleda en ny form av rymdresor. Kemiska bränslen är dyra och besvärliga, men Sunjammer kan komma till en gränslös energikälla för att driva sig själv och framtida hantverk genom kosmos.

Ett äktenskap med blödande teknik och arkaiska transportmetoder, Sunjammer är en jätte segel. Med en yta på 1 200 kvadratmeter kan den skörda solvindarna genom att förlita sig på samma grundläggande koncept som de gamla använde för att utforska jorden för tusentals år sedan.

Slated för lansering redan i november 2014 ombord på en Falcon 9-rakett, kommer seglet att förvandla sig en gång, utplacerad från sin förälderbåt och fungera som en expansiv väderstation, som observerar solaktivitet. Dess rörelse är beroende av inkommande fotoner från solen, som själva utövar tryck trots deras dimensionerande storlek. Seglet skulle använda denna momentum för att driva sig själv - tillsammans med något fartyg som fästs på det - utan att ha motor eller bränsle.

Sunjammern själv kommer att styras längs med de krafter som utövas av solpartiklar, även om framtida versioner kommer att drivas av att bana lasrar som kan producera mycket mer koncentrerade kraftökningar. Hundratals år in i framtiden, kan en gigantisk segel i Texas storleksanpassad till en rymdfärdsfartyg - tillåta oss att nå närliggande stjärnsystem inom några århundraden (närmast är 4,3 ljusår bort).

7Kolonisera månen istället för Mars

I mänsklighetens sökande efter ett andra hem verkar Mars den mest sannolika kandidaten, men kolonisering av vår relativt gästfria granne är en uppgift flera ordningsordenar är mer komplicerade än vad som tidigare försökt.

Så varför stör? Månen visar sig vara ett mycket mer genomförbart alternativ, delvis på grund av - och uppenbarligen - nära sin närhet till jorden. Avstånd är inte det enda övervägandet, eftersom terraformande svängar i marsmark skulle vara en herculean ansträngning på grund av geografiska överväganden.

Terraforming the Moon skulle vara mycket mer hanterbar, på grund av ett överflöd av sprawling, underjordiska grottsystem som skapats av gamla lavaflöden.

En bas eller koloni som ligger under månskorpan kan sekvestrera oss bort från solflödet och erbjuda skydd mot strålning, extrema temperaturförändringar och tillfälliga påverkningar som plågar ytan. Månen har dessutom en mängd kratrar. Och dessa kan lätt bli kuperade, vilket skapar en mänsklig miljö där temperatur, tryck och syreinnehåll lätt kan regleras.

6Skin-tight, muskelsimulerande rymddrag

MIT forskare hoppas att ersätta de ikoniska, skrymmande rymdkostymerna med en snygg ny modell som lika bra kan vara en Adidas träningsbyxa.Framtida astronauter måste vara mobila nog att sparka upp stenar och gräva runt i smuts när de utforskar planetytor.

Nuvarande rymddräkter begränsar rörelsen, och de få gånger människorna har klivit på en yttre yta var de mindre än smidiga. MITs version av rymdfärden är en kroppskramande unitard som fungerar som en extra vägg i muskelspolen är inbäddad i kostym som kan komma i kontakt med och komplettera astronauternas kroppsrörelser.

Viktigast är att spolarna också trycker på kostymen, ersätter den nuvarande tekniken som puffar upp dagens passar med gas, precis som en ballong. Utan behovet av ett trycksatt utrymme som skyddar astronauterna från rymden nära vakuum, behöver framtida kostymer inte längre vara skrymmande och stora.

Materialet reagerar på bärarens kroppsvärme och "stängs av" när den inte används. Och spolarna själva är gjorda av en nickel- och titanform-minneslegering-ett flexibelt, elastiskt material som "kommer ihåg" och kan konvertera tillbaka till tidigare former. Så astronauterna kan snabbt ta av eller sätta på det. Dessutom ser det inte ut som halvt dåligt.

5Sändning av embryon till rymden istället för vuxna

Möjligen den skrämmaste lösningen på problemet med utökade rymdresor, föreslår Project Icarus att sända embryon istället för astronauter. När vi så småningom sprider sig ut i universum, kommer varaktigheten av våra resor snabbt att matcha eller överstiga den mänskliga livslängden.

"Sleeper Ships" eller "Seed Ships" skulle fungera som jättefrysare som färjer embryon över rymden, koloniserar avlägsna exoplaneter och eventuellt enligt Icarus-omstart av mänskligheten, om ett sådant behov någonsin skulle uppstå. Detta skulle mildra flera problem: Fartyget behöver inte vara alltför snabbt, embryon kan enkelt skyddas mot strålning, och du undviker att skicka vuxna som skulle vara kvar med ingenting att göra utan att fitta i tummen. Vid ankomsten skulle embryonerna inkuberas i artificiella livmoder.

Självklart är denna idé ganska fantastisk och förföljs inte av stora rymdbyråer, men det är ett intressant övervägande för den långa framtid, även med det medföljande batteriet av potentiella nackdelar med ett sådant arrangemang. Mest av allt skulle barnens uppfödning vara problematisk.

4 Växande växter i martian eller lunarjord för mat

Ett problem för framtida rymdkolonister är näring. Det är inte möjligt att förvänta sig ständiga matleveranser om mänskligheten sätter upp en andra utpost i solsystemet, så de måste hitta ett sätt att vara självförsörjande. Som en möjlig lösning försökte ett lag vetenskapsmän - med varierande framgång - att odla grödor i olika typer av utomjordisk mark.

Marken levererades av NASA, som samlar olika typer av jordar från vulkaner här på jorden som efterliknar sammansättningen av de som finns på månen och Mars. Den enda skillnaden mellan dessa och naturliga jordar som finns på himmelska kropparna är spår av ammonium och nitrater, vilket kan ha förbättrat jordens bördighet.

Laget transplanterade en mängd olika plantor i dessa jordar, inklusive vete, morötter, tomater och senap. De planterade också flera arter som skulle omvandla atmosfäriskt kväve till mat, eftersom växterna kräver kväve som näring.

De fann att några av plantorna tog till de främmande jordarna, även utan tillsats av näringsämnen. Marsmarken visade sig vara det bästa valet, medan månproverna var minst gästvänliga. Intressant var att Mars-växterna föll ännu bättre än kontrollerna, vilka odlades i jordar som skopades upp från flodbotten. Flera frågor kvarstår emellertid, eftersom införandet av mikrogravity kan ytterligare komplicera saker. Vattenretention kan också radikalt ändra saker, eftersom proverna i studien odlades i krukor.

3Diverting Asteroids genom smältning dem med lasrar

Asteroidpåverkan är en angelägen fråga. Vi har inte drabbats av en stor en stund. Och eftersom jorden periodiskt smälls av stora utrymme stenar, kanske vi måste ta itu med möjligheten till total förintelse en dag.

Att blåsa en asteroid till strimlar med en enorm bomb är inte ett möjligt alternativ - explosionen skulle helt enkelt skapa många mindre bitar som skulle regna ner över hela vår planet. Den bästa lösningen verkar smälta en liten lapp av asteroide med en kraftig orbitallaser.

Flera olika lasersystem har föreslagits, inklusive DE-STAR, som ser misstänkt ut som en enorm, öppen matchbok. Ett ansikte håller solpaneler som koncentrerar solens strålar och den intilliggande ytan ger en rad lasrar som går samman i en enda stråle.

Otroligt kommer strålen att fokusera på en 30-meters (100 ft) diameter patch av asteroid från över 148 miljoner kilometer (92 miljoner mi) bort, vilket är ungefär avståndet från jorden till solen. Detta kommer bokstavligen att ge asteroiden en helt ny svans och spjut av material kommer att avleda berget från vår planet. Ett system av denna komplexitet är förmodligen inte redo för ytterligare 30-50 år, eftersom varje "klaff" i matchboken skulle behöva vara nästan 10 kilometer lång.

2Sticking Probes To Comets Använda "kardborreband"

NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) utvecklar en rad "klibbiga" robotar med oöverträffad fingerfärdighet. Dubbade Lemur Bots-det finns flera varianter - dessa robotar har flera applikationer, men de är värda för deras förmåga att förmodligen låsa på asteroider.

Att kontakta en asteroid eller komet är en otrolig feat av matematisk koordinering, men att kunna ta tag i och släppa loss en sådan rymdrock vid viljan är en aldrig tidigare skådad uppgift. Lemur Bot använder hundratals små, mikro-ryggradsankar som kan ta tag i ytor och sedan lika enkelt lossna, så att boten går på sin glada sätt.Det är i princip samma princip bakom kardborrebandet.

Lemurs smidiga, ryggradiga extremiteter gör det möjligt att utforska kometsytor medan de är säkert fästade tillräckligt länge för att samla prover. Dessa bitar av rymdskräp har bokstavligen ingen gravitationspåverkan, så till och med en stark nys kan enkelt skicka dem bort i rymden. Roboten kunde också skickas till Mars, där den kan använda sitt kardborregrepp för att skala upp sidan av lavörerna för att samla prover för analys.

1Man-gjorda växter för att producera syre

Astronauterna tenderar att dö ganska snabbt utan syre. Så skulle det inte vara trevligt om vi hade en lätt, lågteknologisk sätt att skapa andningsluft? Julian Melchiorri, en student vid Royal College of Art, tror det och har utvecklat ett syntetiskt löv som kan skapa syre.

Robotbladet innehåller kloroplaster, de biologiska omvandlingscentren finns i verkliga växter. Dessa små syrefabriker är suspenderade i en matris av silkeproteiner och konvertera CO₂, vatten och ljus in i nödvändigt syre för människor i rymden. Det finns ingen anledning att oroa sig för effekterna av mikrogravity, vilket kan hindra våra försök att växa riktiga växter i rymden.

Bladet skulle kunna göra terraforming avlägsna land mycket lättare, eftersom en tunn beläggning av detta material kunde appliceras var som helst. Det kan till exempel styra väggarna och taken i våra framtida rymdhabitater och skapa en livlig miljö inom alla slutna strukturer.

Den enda nödvändiga resursen är vatten, eftersom ljus är rikligt och CO₂ produceras av astronauter dygnet runt. Vatten bör vara tillräckligt lätt att förvärva, eftersom NASA och andra rymdorganisationer redan har perfekterat de tekniker som används för att omvandla urin till drickbara H₂O om och om igen.