Livet ombord i den internasjonale romstasjonen kan snart bli avgjort morsommere. Astronauter er i ferd med å høste sin første lille avling av salat, og en italiensk-laget espressomaskin skal etter planen leveres i november. Og hvis alt går etter planen, kan romstasjonen til og med bli mindre trangt neste sommer takket være en tilleggsmodul bygget av Bigelow Aerospace.
Tillegget ser ikke ut som resten av stasjonen, men det er en (svært sofistikert) oppblåsbar modul med et fleksibelt skall.
Bigelow Expandable Activity Module (BEAM) vil være den første ikke-stive, utvidbare rommodulen for å huse menneskelige beboere. BEAM skal etter planen ankomme, avtappet og kompakt ombord det åttende SpaceX ISS-godsforsyningsoppdraget i 2015. Når det først er festet til ISS av den robuste Canadaarm2, vil BEAM blåse opp til et rom på 11 meter og astronauter vil begynne planlagt to år, NASA-støttet test. Spesielt er NASA interessert i hvordan strukturen står opp mot ting som treff fra mikro-meteorer og stråling sammenlignet med mer tradisjonelle stive, først og fremst metallkonstruksjoner, som ISS selv.
Uten en stiv ramme er selvfølgelig skjørhet og luftlekkasjer en bekymring. Men skallet til BEAM er bygget mindre som en ballong og mer som et tykt dekk pakket inn i en Kevlar-lignende vest. Michael Gold, direktør for DC-drift og forretningsvekst i Bigelow Aerospace, sier BEAMs fleksible natur er en del av grunnen til at det kan gi store fordeler.
I motsetning til stive strukturer som ISS, er BEAM bedre egnet til å betjene mange av NASAs neste generasjons behov: Det kan skreddersys til spesialiserte aktiviteter eller oppdrag - si som treningsplass eller et sted for astronatus å utføre eksperimenter - og kan kobles sammen sammen for å danne enda større strukturer. Mer internt volum betyr også mer rom for forsyninger.
Kanskje den viktigste fordelen med BEAM og Bigelow Aerospace sine andre design, er imidlertid at lanseringsavtrykket deres er ganske lite og lett på bare 3 000 pund, noe som gjør det mye rimeligere å lansere enn stive strukturer i lignende størrelse.
Til sammenligning er den totale vekten av ISS 925 000 pund - eller det ville være, hvis den satt på jorden, i stedet for i bane.
"Ikke bare vil vi beskytte deg mot asteroider og stråling, " sier Gold, "men [også] mot en mye større trussel, som er budsjettkutt. Teknologien vår kan implementeres for en brøkdel av kostnadene for tradisjonelle systemer. ”
Når NASA og internasjonale romfartsorganer streber etter å flytte astronauter mot Mars og utover, mens de står overfor budsjettkamper tilbake på Jorden, er det en av de mest nødvendige innovasjonene innen moderne romutforskning å finne ut hvordan de kan gjøre mer med mindre.
Selskapet har testet BEAMs konsepter i bane allerede, med tidligere (og noe mindre) Genesis I- og Genesis II-håndverk, som ble lansert og testet i 2006 og 2007 ombord konverterte sovjettidens atomraketter.
Denne nye runden med BEAM-testing vil imidlertid være den første med menneskelige astronauter inne. NASA tester for tiden BEAM-modulen på bakken, både med Bigelow og med uavhengige materialtestere, for å forstå hvordan materialene strekker seg og beholder form over tid, samt nøyaktig hvordan strukturene svikter når de skyves forbi sine grenser.
Ideen om å bruke ikke-stive materialer til strukturer i rommet har eksistert i flere tiår. NASA har designet og testet konseptet på bakken, men BEAM-modulen vil være den første ikke-metalliske, fleksible strukturen som blir testet i verdensrommet av astronauter. Menneskelig testing endelig skjer nå, fordi NASA ser på måter å få folk til Mars og andre fjerne destinasjoner, som vil kreve større romfartøy og større mannskapasitet.
Jason Crusan, direktør for avanserte letesystemer ved NASA, sier når BEAM-modulen er installert på ISS neste sommer, og måler hvordan modullekkasjer vil være en av de viktigste bekymringene.
"Alt lekker på et tidspunkt, til og med våre solide, stive strukturer, " sier Crusan. "Det er punkter og seler og slikt, og å forstå hvordan de kanskje eller ikke kan lekke over tid og [med BEAM] vil være veldig viktig for oss."
Crusan sier også at innsiden av BEAM vil være utstyrt med sensorer for temperatur, mikro-meteorpåvirkning og stråling, noe som skal hjelpe NASA bedre å forstå på hvilke måter ikke-stivt romfartøy er mer eller mindre farlig for astronauter over lengre tid .
Hvordan den mykskallede modulen reagerer på stråling er også en bekymring for NASA. Men dette kan være et annet område der bruk av en ikke-stiv, for det meste ikke-metallstruktur, gir en betydelig fordel.
"Når [metalliske strukturer blir rammet av en strålingspartikkel, blir den ene partikkelen delt opp i mange, " sier Crusan. "Myke gode strukturer [som BEAM] har ikke metalliske stoffer i seg, så den ene partikkelen din forblir en høyenergipartikkel og passerer rett gjennom."
I teorien skulle BEAMs lille, oppblåsbare struktur innebære færre, mer konsentrerte strålingangrep som passerer gjennom modulen, snarere enn en spray av mange mer mindre kraftige, men fremdeles potensielt skadelige partikler som astronauter blir utsatt for på ISS og andre metallskjelt romfartøy.
BEAM-modulen og dens etterfølgere (selskapet jobber også med mer avanserte, større strukturer, som 330-kubikkmeter BA 330) kan være avgjørende for NASAs fremtidige planer når mennesker våger seg lenger ut i verdensrommet.
NASA er langt på vei med utvikling av et neste generasjons lanseringsbil, Space Launch System eller SLS, samt en ny kapsel, Orion. Begge forventes å ta sin første lansering i 2017, og, i likhet med BEAM, bør bidra til å gjøre større fremskritt i verdensrommet.
"Den neste komponenten som vi trenger i bane, er noe som forlenger Orions varighet utover varigheten på mindre enn 30 dager og firemannskapet til lengre og lengre perioder, " sier Crusan, "og det vil være en slags begrenset form habitat.”
Hvis testene går som planlagt, kan BEAM og andre fremtidige moduler som den kunne være fleksible, modulbaserte og rimelige, og kunne danne de begrensede habitatene astronauter vil trenge på den lange turen til Mars og utover.
