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美國國家航空和宇宙航行局正在投資一些技術概念，包括噴氣推進實驗室的一些概念，這些概念有朝一日可能會被用於未來的太空探索任務。

美國國家航空航天局（NASA）正在投資的技術概念包括：流星碰撞探測、太空望遠鏡群和小型軌道碎片測繪技術，這些技術有朝一日可能用於未來的太空探索任務。其中五個概念來自美國宇航局位於加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進實驗室。

該機構正在投資25項早期技術建議，這些建議有可能改變未來的人類和機器人探索任務，引入新的探索能力，並顯著改進目前建造和操作航天系統的方法。

選定的2018年第二階段建議書如下:

脈衝裂變融合（PuFF）推進概念

羅伯特·亞當斯，美國宇航局馬歇爾太空飛行中心，阿拉巴馬州亨茨維爾

脈衝裂變聚變推進(PuFF)系統設想使用有脈衝的z型夾（z-Pinch）來壓縮裂變聚變目標。由此產生的爆燃作用會擴展到磁噴嘴上，從而產生推力，併為下一個脈衝產生補給能量。z-Pinch是一種設備，通常用於在很短的時間內將實驗室等離子體壓縮到高壓(~ 1mbar) (~ 100ns)。放電產生沿等離子體柱外表面的高軸向電流；這種電流反過來產生很強的環形磁場。這種自產生的磁場通過洛倫茲力與軸向電流相互作用，輻射壓縮等離子體柱，使其密度和溫度非常高。這個團隊正在探索改良的Z-pinch幾何結構作為推進系統，通過將裂變聚變目標包裹在液態鋰的外殼中，提供一個電流返回路徑。數值計算結果表明，壓縮程度足以達到裂變臨界。核裂變能提高聚變反應速率，產生更多的中子，推動裂變過程。這一概念將可能達到30,000秒的特定脈衝，其推力水平足以在一個月內到達火星，並在幾十年內到達星際空間。

星際前驅任務的突破性推進結構

約翰•Brophy噴氣推進實驗室

這個突破性結構使用了一公里規模、幾百兆瓦級的相控陣激光器，將能量傳輸到一輛將其轉換為電能的車輛上，用於一個能產生58000秒特定脈衝的兆瓦級電力推進系統。這樣的系統將使具有100到200公里/秒的特徵速度的任務，並能在不到15年的時間內使任務到達550 AU的太陽引力透鏡位置。

公里太空望遠鏡（KST）

Devon Crowe, Raytheon, El Segundo, California

一個公里太空望遠鏡(KST)將提供3倍於阿雷西博（Arecibo）地面射電望遠鏡的直徑和10倍的收集面積，在光學、紅外和毫米波長上具有衍射限制性能。這種能力比哈勃(HST)和詹姆斯·韋伯(JWST)儀器有了數量級的改進。

KST將以我們現在無法想象的方式革新天文學。例如，沒有人預測到赫斯特最令人震驚的圖像將是行星狀星雲。而哈勃太空望遠鏡（HST）僅僅比它的前輩們好一個數量級。

用AoES拆解瓦礫堆小行星（區域效應軟機器人）

傑·麥克馬洪，科羅拉多大學博爾德分校

這一提議旨在繼續開發一種新型的軟機器人航天器，它的設計目的是在地面上和附近的碎石堆上有效地移動和操作。這些航天器被稱為“效果區域軟機器人”(areaof - effect soft bots, AoES)，因為它們巨大而靈活的表面面積為這種環境提供了三個關鍵的優勢:它符合表面，提供基於粘附的錨固;它可以通過爬行來移動地表而不會把自己推離小行星;它可以使用太陽輻射壓力(SRP)力量實現無燃料軌道和跳躍控制。AoES的中央總線包含了一種從小行星中釋放物質並將其從表面發射出去的機制。這些全新的機器人的目的是為近地小行星(NEA)提供一個現實的、可靠的就地資源利用(ISRU)任務。在這個概念中，一個或多個AoES會從一個軌道航天器部署到目標小行星的表面。AoES在著陸後會移動以找到和釋放理想的物質，然後從表面發射出來，由軌道資源處理太空船收集。

海衛一跳躍者或崔頓跳躍者（Triton Hopper）：探索海王星捕獲的柯伊伯帶天體

史蒂文·奧爾森，美國宇航局格倫研究中心，克利夫蘭

海衛一跳躍者的第二階段將專注於消除在第一階段確定的風險，並提供更好的細節和替代概念選項。要解決的三個主要風險包括海衛一跳躍者 任務，推進劑收集和推進性能。對於海衛一任務來說，既要及時交付用於海衛一探測，也要在15年後在海衛一地形上安全起飛和降落。對於推進劑收集，將在一小塊冷凍氮氣樣本上進行碳酸氫鹽測量實驗，以評估最佳收集冷凍氮氣推進劑的方法。對於推進性能的方法，將探索將推進劑加熱到更高的溫度，或減少幹質量以使進一步的跳躍。使用這三個產品將執行兩個羅盤並行工程運行；第一個重點是整合任務/推進劑收集的發現，第二個重點是整合增加跳躍距離的發現。第二階段將以道路測繪技術開發解決方案結束，並將這些技術用於其他冰凍世界以收集推進劑用於跳躍。

宇宙飛船在銀河系宇宙輻射下測量磁層保護

John Slough, MSNW, LLC, Redmond，華盛頓。

在第一階段的研究中實現了一種最佳的屏蔽結構，稱為磁層偶極環(MDT)。這種結構具有使包括HZE離子在內的絕大多數GCR偏轉的奇異能力。此外，MDT屏蔽了生境和磁體，消除了次級粒子輻照危害，這可以支配過去被研究的封閉磁拓撲的主要GCR。MDT屏蔽還降低了結構、質量和功率的要求。對於第二階段，一種低成本的測試地球屏蔽的方法已經被設計出來，它使用宇宙的GeV介子作為在太空中遇到的GCR的替代品。

利用太陽引力透鏡對系外行星進行直接多像素成像和光譜分析

Slava Turyshev,噴氣推進實驗室

我們計劃在我們的第一階段研究的基礎上，對太陽系以外的區域進行探測，目標是利用太陽引力透鏡(SGL)的光學特性，對一顆可居住的系外行星進行直接的高分辨率成像和光譜分析。任務的焦點地區西格里碳素集團(之外548.7天文單位(AU)的連接系外行星和太陽的中心,稱為西格里碳素集團的焦線)攜帶一個適中的望遠鏡和日冕儀可以提供直接像素成像和高分辨率光譜的宜居行星環繞恆星的距離30秒差距。

SGL卓越的光學特性包括在窄視場中主要的亮度放大(~1e11在\\ =1 um)和極端的角分辨率(~1e-10弧秒)。這樣一個外地球的整個圖像被SGL壓縮成一個在焦線附近直徑約為1.3公里的瞬時圓柱體。向外移動而保持形象,內的望遠鏡將光度數據形成的愛因斯坦環圍繞太陽的光系外行星,並將處理數據來重建圖像幾km-scale分辨率的系外行星的表面,足以見其表面特性和可居住的跡象。

我們這項工作的主要目的是研究太空任務1）的焦點地區西格里碳素集團可以用來獲得高分辨率的直接成像和光譜探測系外行星的,跟蹤和研究愛因斯坦環圍繞太陽，2）如何將這些信息用於檢測另一個星球上的生命的跡象。我們將提供一份關於任務架構的建議清單，其中包含風險和回報權衡，並討論一項可行的技術開發計劃。由此產生的任務概念可以讓我們依靠SGL能力對系外行星進行探測，即使不是幾百年，也可以在幾十年甚至更早的時間進行探測。

NIMPH：納米冰凍衛星推進劑收集器

Michael VanWoerkom, ExoTerra Resource, Littleton, Colorado

根據十年研究，未來10年勘探的一個關鍵組成部分將是樣本返回任務。然而，這些任務比傳統的勘探任務要昂貴得多，因為它們需要兩倍的德爾塔- v，因此由於火箭方程，其初始質量呈指數增長。要抵消這一增加的成本，關鍵是就地資源的利用和小型化。

NIMPH項目開發了一個用於生產返回推進劑的LOx和LH2的微型isru系統。該系統利用了立方體衛星領域的發展，將ISRU系統的幹質量與現有系統相比降低了90%。這將使任務在諸如歐羅巴、火星和月球兩極等目的地補充燃料，從而大大降低任務的規模和成本。

空間推進中的馬赫效應：星際任務

詹姆斯·伍德沃德，太空研究所，加州莫哈韋公司。

我們建議研究一種創新的推力產生技術，用於NASA的任務，包括空間主推進。馬赫效應重力輔助(MEGA)驅動推進是基於同行評審，技術上可信的物理。馬赫效應是其他物體的瞬時變化，它們同時經歷加速和內部能量變化。《標準物理》(standard physics)預測到了這一點，《標準物理》(standard physics)的馬赫原理適用於《同行評議》(同行評議論文長達20年)以及斯普林-弗拉格(Springer-Verlag)在2013年出版的新書《造星艦和造星門:星際運輸的科學》(Making Starships and Stargates: the Science of Interstellar Transport)。

馬赫效應具有革命性的能力，可以在不產生推進劑噴射的情況下產生推力，從而消除了在大多數其他推進系統中需要攜帶推進劑的需要。最終，一旦在飛行中被證實，這些推進器可以用於主要的任務推進，打開太陽系，使星際任務成為現實。這個航空航天概念是一個令人興奮的TRL 1技術，它準備好了為推進無推進劑推進的下一步，首先是增加NASA的小型衛星任務，但後來使革命性的新的深空探測能力超越了常規的化學、核能或電力推進系統的任何可實現的能力。

“第二階段的研究給予了最成功的第一階段研究員，他們的想法最有可能改變可能，”德列斯說。“他們兩年的時間表和更大的預算使他們能夠真正開始創造未來。”

NASA通過同行評審過程選擇了這些項目，評估了創新和技術可行性。所有的項目仍處於開發的早期階段，大多數項目需要10年或更長時間的概念成熟和技術開發，然後才能用於NASA的任務。

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