NASA的 “創新先進概念”計劃(NIAC)在過去十年間資助了多個項目。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的主反射鏡部分 圖源：NASA

過去十年，NASA一直通過其創新先進概念計劃（NIAC）來資助一些前沿項目。NIAC是一項旨在支持全球創新研究和理念的計劃，其重點在于太空探索和太空旅行。NIAC提出的許多想法足以媲美最受歡迎的漫威大片或科幻電影情節。那么，NIAC計劃具體做了什么呢？

NIAC組織成立于1998年，以NASA先進概念研究所的名義創立，是一個致力于探索太空可能性的組織。就像前面提到的，他們支持可以實現和改變未來太空任務的創新概念。不論是企業還是頂尖大學的研究人員，無論年齡大小，都可以將他們對未來航空航天的想法提交給NIAC。

最優秀的概念將得到獎項，助其進一步發展。NIAC計劃通過多個研究階段來支持這些想法：

第一階段的研究為期9個月，旨在探索整體可行性并提高技術準備水平（TRL）。

此階段的合格獲獎者可以提出后續的第二階段研究。

第二階段長達兩年，主要任務是開發概念。研究人員必須準備進一步發展的路線圖，但無須將技術完全提升到NASA或商業轉型所需的水平。

第三階段繼續進行為期兩年的探索和開發。最后階段的目標則是從戰略上轉變那些能對NASA，其他政府機構或商業合作伙伴產生最大的潛在影響的NIAC概念。

許多激動人心的想法在NIAC計劃的支持下發展，它們將直接影響太空旅行的未來。本文中，我們將探究一些正在開發中的精彩項目，其中的概念已經提出多年。或許某個概念能鼓舞你向NIAC提交自己的想法。
 

蒸汽驅動自動探索機器人（ SPARROW）可以幫助我們探索不可預知的系外海洋行星地形

圖源： NASA/Meirion-Griffith

隨著我們對宇宙的進一步探索，可能會經常見到海洋世界。銀河系中也存在這樣的天體，比如木星的衛星歐羅巴，據推測在其表面之下存在液態海洋。 SPARROW可以幫助我們在未來更輕松地研究海洋天體的表面。該提案的發起人包括來自JPL，普渡大學和蜂蜜機器人公司（Honeybee Robotics）的機器人技術工程師，推進技術工程師和樣品采集技術工程師以及行星科學家。

SPARROW全稱為海洋蒸汽驅動自動探索機器人，它到達行星后將由漫游車進行部署。機器人的多跳結構使其能夠跳躍相當遠的距離。 SPARROW能夠在短時間內分析大面積區域，甚至能夠承受外星惡劣的放射性環境。這種低成本的小型球形機器人可用來快速有效地研究行星地形。
 

無衍射光束推進有望為星際旅行提供解決方案

圖源： NASA/Limbach

星際旅行和研究目前仍處于發展初期。但這并沒有阻止研究人員嘗試開發新方法來實現這一目標。得克薩斯農工大學工程實試驗站的一個團隊提出了一種創新型光束推進技術，該技術可以讓我們實現用42年的時間到達最近的鄰居之一——比鄰星。

位于半人馬座的比鄰星距離我們4.243光年。最近的帕克太陽探測器能夠以約690,000 英里/小時（1,110,447千米/小時）的速度行進，大約為光速的0.064％。如果以這個速度前往比鄰星，仍需要大約6,300年的時間才能到達。

使用建議的光子-粒子光耦合孤子星際任務加速器（PROCSIMA），將大大提高航天器的行進速度。從理論上講，利用高能激光和高能中性粒子束的交互，能使航天器的速度達到光速的10％，從而使前往比鄰星的時間縮短至42年。
 

金星有生命嗎？LEAVES（葉狀金星環境和大氣傳感器）可助我們發現

LEAVES的圖示：金星環境和大氣傳感器。 圖源：NASA / J.Balcerski

2020年，金星存在生命這一想法成為了一種有趣的可能性。盡管可能性渺茫，但最近有證據指向金星大氣中一些明顯的跡象，重新激發了科學家對這個相鄰星球的科研興趣。NIAC支持了多個金星大氣項目。而這個項目是直接從地球生命獲取的設計靈感。LEAVES是一種超輕，能夠被動懸浮，成本低的大氣傳感器。這種微型傳感器無需主動推進、制導或充氣介質，也沒有浮力控制的需求，僅需很少的基礎設施，外表看起來就像樹葉。LEAVES將能夠對金星大氣層和任何其他突出的行星主體進行原位采樣。按照計劃，傳感器幾乎可以投放到任何地方，而且非常耐用。
 

“渦輪電梯”人工重力系統能夠抵消長期太空任務對宇航員的影響嗎？

微重力和重力降低會給人體帶來巨大負擔。長時間執行太空任務會讓宇航員患上生理性疾病，包括骨密度下降，肌肉萎縮，心血管疾病，感覺運動/平衡障礙和視力改變。為了在未來進一步探索太空，IMSG實驗室提出了一種人工重力（AG）技術，旨在消除這些有害的影響。他們的渦輪電梯（Tubrolift）能讓宇航員來回搖晃和旋轉，產生臨時人工重力，類似于在蹦床上輕輕彈跳的感覺。 Turbolift的工作原理是以1G加速度線性加速約1s，然后旋轉180度，再以1G減速約1s。據該小組描述，這項技術將“以一種全面、多系統的方式減少或消除生理性疾病。”
 

如果我們要在月亮上建造基地，不妨在上面也建一個望遠鏡

圖源： NASA

NASA噴氣推進實驗室（JPL）提議在月球背面建造月球環形山射電望遠鏡（LCRT）。這種超長波射電望遠鏡與地球上的一些射電望遠鏡相比會具有許多優勢。由于月球沒有大氣干擾，LCRT能夠以更高的波長觀測宇宙。而且月球還對它上面的望遠鏡起到了物理屏蔽的作用，可以屏蔽來自地球的無線電干擾/噪聲、電離層、人造衛星以及太陽在月球夜的無線電噪聲。望遠鏡可以利用機器人技術自動組裝并在預定的環形山位置進行部署。
 

使用機器人技術搜索土衛二上的生命

圖源： NASA

土衛二是土星的第六大衛星。它大部分的表面被新鮮，干凈的冰覆蓋，這使它成為太陽系中反射光最強的天體之一。更重要的是其冰層之下有一個地下海洋。每隔一段時間，地熱噴口都會將地下海洋的水噴出到其冰冷的表面。地球上也有類似的環境和地質特征，我們甚至在這些環境中發現了生物。土衛二噴口探測器（EVE）是一項機器人任務，目標是從地熱噴口進入地下海洋，在其中搜尋生物。 EVE將使用漫游車進行部署，并自行進入其中一個噴口。EVE不僅會尋找生物，這個小型機器人還將負責收集生物樣本。
 

我們可以使用核電裝置發送探測器、補給品和太空飛船到太陽系中的任何位置

圖源： NASA

核動力推進系統，即NEP系統可以為未來的太空飛行任務提供動力。但Howe工業有限公司并未打算在大型航天器上使用該推進系統，而是建議開發一種超輕量級核電推進器用于太空探索，運送科學物資到太陽系中的任何位置。這些小型模塊衛星的重量為15磅（7千克），長度為13英尺（4米）。它們不僅體積小，而且相對于傳統的探測器造價更低。