Onlangs is een prototype van een opblaasbare ruimtestationmodule gebouwd door Sierra Area ontplofte met geweld op een testopstelling in het Marshall Area Flight Middle van NASA in Alabama. Onder normale omstandigheden zou dit een slechte zaak zijn. Maar in dit geval keek Sierra ernaar uit om hun handwerk op te blazen. Er was zelfs enige teleurstelling toen het tijdens een eerdere testrit niet ontplofte.

Dat komt omdat het crew van Sierra op zoek was naar de ultieme druk van hun Massive Built-in Versatile Setting (LIFE)-module met een diameter van 8,2 meter (26,9 voet) – een demonstratie uit de praktijk van hoeveel lucht er in de uitzettende structuur kon worden gepompt voordat het kromp. NASA raadde aan om te schieten op iets minder dan 61 PSI, wat vier keer de verwachte operationele druk zou zijn voor een bemande habitatmodule.

Tegen de tijd dat het LIFE-prototype op ware grootte zichzelf uit elkaar scheurde, had het een interne druk van 77 PSI. De resultaten tot nu toe lijken veelbelovend, maar Sierra zal de check nog minstens twee keer moeten herhalen om er zeker van te zijn dat hun materialen en constructietechnieken de ontberingen van de ruimtevaart kunnen weerstaan.

Sierra mikt niet eerder dan 2026 op een check in de ruimte, maar zelfs als ze de datum weten (altijd een twijfelachtig vooruitzicht voor geavanceerde lucht- en ruimtevaartprojecten), zullen ze nog steeds zo’n 20 jaar te laat zijn met het feest. Ondanks hoe futuristisch het idee van opblaasbare ruimtestations magazine lijken, begon NASA in de jaren negentig voor het eerst te experimenteren met het idea van uitbreidbare habitatmodules, en start jaren 2000 werden er praktische voorbeelden in een baan om de aarde gebracht.

NASA TransHab

Toen NASA de laatste hand legde aan de plannen voor wat we nu kennen als het Internationale Ruimtestation, werd begrepen dat de meeste componenten voor het in een baan om de aarde draaiende complicated zouden moeten worden aangepast. passen in het laadruim van de Area Shuttle. In de praktijk betekende dit dat stationmodules grotendeels cilindrisch van vorm moesten zijn, en niet langer dan ongeveer 18 m (60 ft). Dit op zichzelf waren geen bijzonder moeilijke parameters om te omzeilen, aangezien eerdere ruimtestations uit de VS en de Sovjet-Unie met soortgelijke beperkingen werden geconfronteerd als gevolg van hun respectievelijke lanceervoertuigen. Het lastige was dat de laadruimte van de shuttle slechts 4,6 meter breed was.

Terwijl dit modules mogelijk maakte die iets breder waren dan waar tot nu toe voor werd gebruikt Mirhet was een aanzienlijke downgrade in vergelijking met de diameter van 6,6 m (21,6 ft). Module “Orbital Workshop” van Skylab. Omdat ze dit als een potentieel langetermijnprobleem zagen, richtten ingenieurs bij NASA zich op een idee dat oorspronkelijk was bedacht voor een theoretische missie naar Mars: een opblaasbare habitatmodule die in de laadruimte van de shuttle kon worden gepakt en vervolgens kon worden uitgebreid tot de uiteindelijke grootte van 8 m (26 ft) eenmaal in een baan om de aarde en gevuld met lucht.

De voorgestelde module, bekend als TransHab, zou worden opgedeeld in meerdere dekken die woon- en werkruimtes voor de astronauten zouden bieden, evenals voldoende opslagruimte. Er zouden zes individuele bemanningshutten zijn geweest, een speciale trainingsruimte, medische voorzieningen, een volledig uitgeruste keuken en een grote salontafel die gebruikt kon worden voor vergaderingen met alle handen of groepsmaaltijden.

Helaas kreeg NASA, als gevolg van vertragingen en kostenoverschrijdingen van het algemene programma van het Internationale Ruimtestation, in 2000 de opdracht om de R&D op opblaasbare modules zoals TransHab cease te zetten. In plaats daarvan werd begonnen met de bouw van een meer simplistische woonmodule die in de shuttle zou kunnen passen, maar ironisch genoeg ook dit werd uiteindelijk geannuleerd.

Zelfs vandaag de dag is er geen officiële ‘habitat’-module op het ISS; in plaats daarvan zijn de faciliteiten voor slapen, eten en sporten verspreid over het station.

Bigelow-luchtvaart

Terwijl NASA dit verboden had Huisresolutie 1654 Om aan hun eigen opblaasbare stationmodules te werken, bevatte het wetsvoorstel wel een tekst waarin stond dat het ruimteagentschap zo’n module kon leasen als deze door de particuliere industrie werd gebouwd. Toen ondernemer Robert Bigelow hoorde over de annulering van TransHab, nam hij contact op met het ruimteagentschap en kon hij de nodige rechten veiligstellen om het onderzoek dat ze al hadden gedaan naar opblaasbare modules through zijn bedrijf Bigelow Aerospace te commercialiseren.

De ontwikkeling van TransHab was op dat second grotendeels conceptueel geweest, en Bigelow Aerospace besteedde de daaropvolgende jaren aan het omzetten van de ideeën van NASA in een praktisch testartikel. Eén van de verbeteringen die zij aanbrachten was de toevoeging van Vectran aan de opblaasbare structuur. Deze vervaardigde vezel is twee keer zo sterk als Kevlar en is gesponnen uit een vloeibaar-kristalpolymeer en werd eerder gebruikt in de airbag, waardoor Verkenner om in 1997 veilig op Mars te landen.

Genesis I

In 2006 had Bigelow Aerospace het oorspronkelijke idea van NASA zo ontwikkeld dat ze klaar waren om een ​​functionerend prototype te lanceren.

De Genesis I module had een lengte van 4,40 m (14,4 ft) en breidde zich uit van de oorspronkelijke diameter van 1,60 m (5 ft 3 in) bij de lancering tot 2,54 m (8 ft 4 in) in een operatie die ongeveer 10 seconden in beslag nam. De zonnepanelen leverden stroom voor diagnostische systemen aan boord en meer dan een dozijn digital camera’s die het opblazen van zowel binnen als buiten de module registreerden.

Ontworpen om zes maanden te functioneren, de Genesis I module verzonden information terug naar Bigelow Aerospace gedurende twee en een half jaar voordat het uiteindelijk donker werd. Hoewel de systemen aan boord stopten met het verzenden van nuttige gegevens, bleef de structuur zelf volledig intact zonder tekenen van drukverlies of andere degradatie.

Momenteel, Genesis I blijft in een stabiele baan van 463 x 471 km (287 x 292 mijl) onder een helling van 64,5 °, en wordt gecatalogiseerd als NORAD 9252 en COSPAR 2006-029A.

Genesis II

Na het succes van hun eerste prototypemodule werd Bigelow Aerospace gelanceerd Genesis II een jaar later, in 2007. Deze tweede module was grotendeels identiek vanuit extern en mechanisch oogpunt, maar voegde nog meer digital camera’s toe, reactiewielen waardoor de module zich beter in de ruimte kon oriënteren, een verbeterd gasopblaassysteem en een verbeterde sensorsuite.

Web als zijn voorganger heeft Genesis II gedurende meer dan twee jaar gegevens verzonden en blijft hij in een zeer vergelijkbare baan van 452 x 505 km (280 x 314 mijl). Het is gecatalogiseerd als NORAD 31789 en COSPAR 2007-028A.

Bigelow uitbreidbare activiteitenmodule (BEAM)

Na bijna een decennium van verdere ontwikkeling voorzag Bigelow Aerospace NASA in 2016 eindelijk van een opblaasbare ISS-module. Het ruimteagentschap betaalde 17,8 miljoen greenback voor de module en deze werd bij het station afgeleverd in de drukloze kofferbak van een SpaceX Dragon. Van daaruit werd de Canadarm2-robotarm gebruikt om BEAM aan de achterpoort van de te bevestigen Kalmte module.

In tegenstelling tot de tweeling Genesis modules zou BEAM zowel de lengte als de diameter kunnen vergroten. Toen het in de slurf van de draak werd verpakt, was het 2,16 m lang en 2,36 m in diameter. Na een expansieproces dat zeven uur duurde, was het 4,01 m lang en had een diameter van 3,23 m.

Een volledig ontwikkelde opblaasbare module zou interne armaturen en uitrusting bevatten, maar omdat het een testartikel was, was de binnenkant van BEAM in wezen gewoon een open ruimte. Na een jaar lang de module te hebben gemonitord, werd besloten deze voor opslag te gebruiken en werd de binnenkant van BEAM voorzien van stoffen zakken. Na een technische beoordeling in 2019 besloot NASA dat de module tot ten minste 2028 aan het ISS verbonden zou blijven.

Helaas, Bigelow Aerospace heeft in maart 2020 al zijn werknemers ontslagenen het bedrijf schortte zijn activiteiten in 2021 volledig op. Hoewel er nooit een officiële aankondiging is gedaan, wordt het bedrijf nu als opgeheven beschouwd.

Sierra-ruimte

Nu Bigelow Aerospace uit de working is, is Sierra Area uitgegroeid tot de nieuwe marktleider op het gebied van ruimtegebonden uitbreidbare constructies. Het bedrijf is in 2021 afgesplitst van de Sierra Nevada Company en richt zich vooral op de ontwikkeling van niet alleen de Massive Built-in Versatile Setting (LIFE) -module, maar ook op het Dream Chaser-ruimtevliegtuig. Het einddoel is verticale integratie – waarbij de Dream Chaser bemanning en vracht naar een ruimtestation brengt dat bestaat uit LIFE-modules.

De meerlaagse opblaasbare technologie van Sierra omvat een Vectran “Restraint Layer”, waarvan het bedrijf zegt dat de modules tougher zijn dan staal zodra ze volledig zijn opgeblazen. Ze hebben ook een manier ontwikkeld om openingen, zoals voor ramen of luchtsluizen, in de opblaasbare wanden van de module te plaatsen, terwijl ze nog steeds de drukwaarden overschrijden die vereist zijn voor certificering door NASA. Deze mogelijkheid belooft de potentiële functionaliteit van opblaasbare modules, die voorheen alleen waren ontworpen met openingen aan beide uiteinden van de cilindrische structuur, aanzienlijk uit te breiden.

De module die Sierra Area onlangs destructief heeft getest, was een prototype op ware grootte van wat het bedrijf LIFE 1.0 noemt: een structuur met een opgeblazen quantity van 300 m³, 6 m lang en een diameter van 9 m. , en kan worden gelanceerd in een standaard kuip met een laadvermogen van 5 m (16,4 ft). Dit zou het compatibel maken met raketten zoals de SpaceX Falcon 9 en de nieuw debuteerde Vulcan van United Launch Alliance.

De volgende evolutie zal LIFE 2.0 zijn, die de lengte van de module zal verdubbelen tot 12 m (39,3 ft) om een ​​opgeblazen quantity van 600 m³ te bereiken met behoud van dezelfde diameter om compatibel te blijven met de huidige draagraketten. Sierra Area heeft ook langetermijnplannen voor een LIFE 3.0, een enorme module van 1440 m³ die een groter bruikbaar quantity zou hebben dan het hele internationale ruimtestation. Met een lengte van 16,2 m (53 ft), een opgeblazen diameter van 11 m (36 ft) en een ingepakte diameter van 7 m (23 ft), zou het in een baan brengen van LIFE 3.0 een lanceervoertuig van de volgende generatie vereisen, zoals NASA’s SLS Block 1B Cargohet SpaceX-ruimteschip, of de Nieuwe Glen van Blue Origin.

Volgende stappen

Volgens het persbericht van Sierra Area wordt 2024 een druk jaar. Er zullen nog een aantal assessments plaatsvinden, met zowel artikelen op volledige grootte als op subschaal, en ze zullen ook werken aan de Micrometeoroid Orbital Particles (MMOD)-lagen die van cruciaal belang zullen zijn om de module te beschermen tegen de onvermijdelijke gevolgen die daarmee gepaard gaan. langdurige ruimtevlucht.

Wat de eerste praktische toepassing van de technologie betreft, werken Sierra Area en Blue Origin samen om het commerciële ruimtestation Orbital Reef te ontwikkelen, dat naar verwachting ten minste één LIFE-module zal hebben als onderdeel van de basisconfiguratie. NASA heeft het Orbital Reef-project in december 2021 $ 130 miljoen toegekendmet als doel het operationeel te hebben tegen de tijd dat het Internationale Ruimtestation met pensioen gaat, wat momenteel gepland is voor ergens in 2030.

Hoewel het erop lijkt dat dit niet in het ISS zal gebeuren, kan NASA’s droom om astronauten in een opblaasbaar ruimtestation te laten wonen en werken, met een beetje geluk, voor het einde van dit decennium eindelijk werkelijkheid worden.