Das Leben an Bord der Internationalen Raumstation könnte bald entschieden angenehmer werden. Die Astronauten ernten gerade ihre erste kleine Ernte von Salat, und eine in Italien hergestellte Espressomaschine soll im November ausgeliefert werden. Und wenn alles nach Plan verläuft, wird die Raumstation dank eines von Bigelow Aerospace entwickelten Zusatzmoduls im nächsten Sommer möglicherweise noch viel weniger beengt sein.
Der Zusatz sieht jedoch nicht wie der Rest der Station aus: Es ist ein (hochentwickeltes) aufblasbares Modul mit einer flexiblen Hülle.
Das erweiterbare Bigelow-Aktivitätsmodul (BEAM) wird das erste nicht starre erweiterbare Weltraummodul sein, in dem Menschen untergebracht sind. BEAM soll entleert und kompakt an Bord der achten SpaceX-ISS-Ladungsversorgungsmission im Jahr 2015 eintreffen. Sobald BEAM vom Canadaarm2-Roboter an der ISS befestigt wurde, wird es sich in einen 13 mal 11 Fuß großen Raum aufblasen geplanter zweijähriger, von der NASA unterstützter Test. Insbesondere ist die NASA daran interessiert, wie die Struktur gegen Einschläge von Mikrometeoren und Strahlung im Vergleich zu traditionelleren starren, hauptsächlich metallischen Strukturen wie der ISS selbst beständig ist.
Ohne einen starren Rahmen sind Zerbrechlichkeit und Luftlecks natürlich ein Problem. Aber die Hülle von BEAM ist weniger wie ein Ballon gebaut als vielmehr wie ein dicker Reifen, der mit einer Kevlar-ähnlichen Weste umwickelt ist. Michael Gold, Director of DC Operations und Business Growth bei Bigelow Aerospace, sagt, dass die Flexibilität von BEAM ein Teil des Grundes ist, warum es große Vorteile bieten könnte.
Im Gegensatz zu starren Strukturen wie der ISS eignet sich BEAM besser für viele Anforderungen der nächsten Generation der NASA: Es kann auf spezielle Aktivitäten oder Missionen zugeschnitten werden - beispielsweise als Übungsraum oder als Ort für Astronatus-Experimente - und kann verbunden werden zusammen, um noch größere Strukturen zu bilden. Mehr internes Volumen bedeutet auch mehr Platz für Verbrauchsmaterial.
Der vielleicht wichtigste Vorteil der anderen Konstruktionen von BEAM und Bigelow Aerospace ist jedoch, dass ihre Startfläche mit nur 3.000 Pfund relativ klein und leicht ist, was das Starten viel kostengünstiger macht als bei vergleichbar großen starren Konstruktionen.
Zum Vergleich: Das Gesamtgewicht der ISS beträgt 925.000 Pfund - oder es wäre, wenn sie auf der Erde und nicht im Orbit sitzen würde.
"Wir werden Sie nicht nur vor Asteroiden und Strahlung schützen", sagt Gold, "sondern auch vor einer viel größeren Bedrohung, die Budgetkürzungen sind." Unsere Technologie kann zu einem Bruchteil der Kosten herkömmlicher Systeme implementiert werden. “
Da die NASA und internationale Weltraumagenturen sich bemühen, Astronauten zum Mars und darüber hinaus zu bewegen, während sie sich auf der Erde mit Haushaltskämpfen auseinandersetzen, ist es eine der am dringendsten benötigten Innovationen bei der modernen Weltraumforschung, mehr mit weniger zu erreichen.
Das Unternehmen hat BEAMs Konzepte bereits im Orbit getestet, mit früheren (und etwas kleineren) Genesis I- und Genesis II-Schiffen, die 2006 und 2007 an Bord umgebauter Atomraketen aus der Sowjetzeit gestartet und getestet wurden.
Diese neue Runde der BEAM-Tests wird jedoch die erste mit menschlichen Astronauten sein. Die NASA testet derzeit das BEAM-Modul vor Ort, sowohl mit Bigelow als auch mit unabhängigen Materialtestern, um zu verstehen, wie sich die Materialien im Laufe der Zeit dehnen und ihre Form beibehalten und wie genau die Strukturen versagen, wenn sie an ihre Grenzen stoßen.
Die Idee, nicht starre Materialien für Strukturen im Weltraum zu verwenden, gibt es seit Jahrzehnten. Die NASA hat das Konzept vor Ort entworfen und getestet, aber das BEAM-Modul wird die erste nichtmetallische, flexible Struktur sein, die von Astronauten im Weltraum getestet wird. Menschliches Testen Jetzt ist es endlich soweit, denn die NASA sucht nach Wegen, Menschen zum Mars und zu anderen weit entfernten Zielen zu bringen, wozu größere Raumschiffe und eine größere Besatzungskapazität erforderlich sind.
Jason Crusan, Direktor für fortgeschrittene Explorationssysteme bei der NASA, Sobald das BEAM-Modul im nächsten Sommer auf der ISS installiert ist, ist die Messung der Modullecks eines der Hauptprobleme.
"Irgendwann ist alles undicht, sogar unsere soliden, starren Strukturen", sagt Crusan. "Es gibt Punkte und Siegel und dergleichen, und es ist wirklich wichtig für uns, zu verstehen, wie diese mit der Zeit undicht werden oder nicht."
Crusan sagt auch, dass das Innere von BEAM mit Sensoren für Temperatur, Mikrometeoreinschläge und Strahlung ausgestattet sein wird, die der NASA helfen sollen, besser zu verstehen, inwiefern nicht starre Raumfahrzeuge für Astronauten über längere Zeiträume mehr oder weniger gefährlich sind .
Die NASA befasst sich auch mit der Reaktion des Softshelled-Moduls auf Strahlung. Dies könnte jedoch ein weiterer Bereich sein, in dem die Verwendung einer nicht starren, meist nicht metallischen Struktur einen erheblichen Vorteil bietet.
"Wenn [metallische Strukturen] von einem Strahlungsteilchen getroffen werden, wird das eine Teilchen in viele Teile gespalten", sagt Crusan. "Soft-Good-Strukturen [wie BEAM] enthalten keine Metalle, sodass Ihr Partikel ein energiereiches Partikel bleibt und durchläuft."
Theoretisch sollte BEAMs kleine, aufblasbare Struktur weniger konzentrierte Strahlungsschläge bedeuten, die durch das Modul fließen, statt eines Sprühnebels von viel weniger starken, aber dennoch potenziell schädlichen Partikeln, wie sie Astronauten auf der ISS und anderen ausgesetzt sind metallbeschichtetes Raumschiff.
Das BEAM-Modul und seine Nachfolger (das Unternehmen arbeitet auch an weiterentwickelten, größeren Strukturen wie dem 330 Kubikmeter großen BA 330) könnten für die Zukunftspläne der NASA von entscheidender Bedeutung sein, da sich die Menschen weiter in den Weltraum wagen.
Die NASA ist in der Entwicklung eines Trägerraketen der nächsten Generation, des Space Launch System oder SLS, sowie einer neuen Kapsel, Orion, weit fortgeschritten. Beide sollen 2017 zum ersten Mal starten und wie der BEAM dazu beitragen, größere Fortschritte im Weltraum zu erzielen.
"Die nächste Komponente, die wir in der Umlaufbahn benötigen, ist etwas, das die Dauer von Orion über die Dauer von weniger als 30 Tagen und die Besatzung von vier Personen hinaus auf immer längere Zeiträume ausdehnt", sagt Crusan Lebensraum."
Wenn die Tests wie geplant verlaufen, könnte der flexible, modulare und kostengünstige Charakter von BEAM und anderen zukünftigen Modulen die begrenzten Lebensräume bilden, die Astronauten auf der langen Reise zum Mars und darüber hinaus benötigen.
