Het leven aan boord van het internationale ruimtestation ISS wellicht binnenkort aangenamer. Astronauten staan op het punt hun eerste kleine hoeveelheid sla te oogsten en een Italiaanse espressomachine is gepland voor levering in november. En als alles volgens plan verloopt, kan het ruimtestation de komende zomer zelfs veel minder krap worden dankzij een add-onmodule gebouwd door Bigelow Aerospace.
De toevoeging zal er echter niet uitzien als de rest van het station: het is een (zeer geavanceerde) opblaasbare module met een flexibele schaal.
De Bigelow Expandable Activity Module (BEAM) zal de eerste niet-rigide, uitbreidbare ruimtemodule zijn voor menselijke bewoners. BEAM is gepland om aan te komen, leeggelopen en compact, aan boord van de achtste SpaceX ISS-vrachtherleveringsmissie in 2015. Eenmaal bevestigd aan het ISS door de robotachtige Canadaarm2, zal BEAM worden opgeblazen naar een 13-bij-11-voet kamer, en astronauten zullen beginnen met een geplande tweejarige, door NASA ondersteunde test. NASA is met name geïnteresseerd in hoe de structuur bestand is tegen dingen als micro-meteoren en straling in vergelijking met meer traditionele rigide, voornamelijk metalen structuren, zoals het ISS zelf.
Zonder een star frame zijn breekbaarheid en luchtlekken natuurlijk een punt van zorg. Maar de schaal van BEAM is minder gebouwd als een ballon en meer als een dikke band gewikkeld in een Kevlar-achtig vest. Michael Gold, de directeur van DC-activiteiten en bedrijfsgroei bij Bigelow Aerospace, zegt dat het flexibele karakter van BEAM deel uitmaakt van de reden dat het grote voordelen zou kunnen bieden.
In tegenstelling tot rigide structuren zoals het ISS, is BEAM beter geschikt om te voldoen aan veel van de behoeften van de volgende generatie van NASA: het kan worden aangepast aan gespecialiseerde activiteiten of missies - bijvoorbeeld als oefenruimte of een plek voor astronatus om experimenten uit te voeren - en kan worden verbonden samen om nog grotere structuren te vormen. Meer intern volume betekent ook meer ruimte voor benodigdheden.
Misschien is het belangrijkste voordeel van BEAM en de andere ontwerpen van Bigelow Aerospace echter dat hun lanceervoetafdruk vrij klein en licht is met slechts 3000 pond, waardoor het veel goedkoper is om te lanceren dan stijve constructies van vergelijkbare grootte.
Ter vergelijking, het totale gewicht van het ISS is 925.000 pond - of het zou zijn als het op aarde zat, in plaats van in een baan.
"Niet alleen zullen we u beschermen tegen asteroïden en straling, " zegt Gold, "maar [ook] tegen een veel grotere bedreiging, die bezuinigingen op de begroting. Onze technologie kan worden geïmplementeerd voor een fractie van de kosten van traditionele systemen. "
Terwijl NASA en internationale ruimtevaartorganisaties ernaar streven astronauten naar Mars en verder te verplaatsen, terwijl ze worden geconfronteerd met budgetgevechten terug op aarde, is het uitzoeken hoe meer te doen met minder een van de meest noodzakelijke innovaties in de moderne verkenning van de ruimte.
Het bedrijf heeft BEAM's concepten al in een baan om de aarde getest, met eerdere (en iets kleinere) ambachten uit Genesis I en Genesis II, die in 2006 en 2007 werden gelanceerd en getest aan boord van omgebouwde Sovjet-nucleaire raketten.
Deze nieuwe BEAM-testronde zal echter de eerste zijn met menselijke astronauten erin. NASA test momenteel de BEAM-module op de grond, zowel met Bigelow als met onafhankelijke materiaaltesters, om te begrijpen hoe zijn materialen in de loop van de tijd uitrekken en vorm behouden, evenals precies hoe de structuren falen wanneer ze over hun grenzen worden geduwd.
Het idee om niet-rigide materialen te gebruiken voor structuren in de ruimte bestaat al tientallen jaren. NASA heeft het concept ter plaatse ontworpen en getest, maar de BEAM-module zal de eerste niet-metalen, flexibele structuur zijn die door astronauten in de ruimte wordt getest. Testen op mensen gebeurt nu eindelijk, omdat NASA manieren onderzoekt om mensen naar Mars en andere verre bestemmingen te krijgen, waarvoor grotere ruimtevaartuigen en een grotere bemanningscapaciteit nodig zijn.
Jason Crusan, directeur van geavanceerde exploratiesystemen bij NASA, zegt zodra de BEAM-module volgende zomer op het ISS is geïnstalleerd, meten hoe module-lekken een van de belangrijkste aandachtspunten zal zijn.
"Alles lekt op een gegeven moment, zelfs onze solide, rigide structuren, " zegt Crusan. "Er zijn punten en zegels en dergelijke, en begrijpen hoe die wel of niet kunnen lekken na verloop van tijd en [met BEAM] zal echt belangrijk voor ons zijn."
Crusan zegt ook dat de binnenkant van BEAM zal worden uitgerust met sensoren voor temperatuur, micro-meteoorinslagen en straling, die NASA zou moeten helpen beter te begrijpen op welke manieren niet-rigide ruimtevaartuigen meer of minder gevaarlijk zijn voor astronauten gedurende een lange periode van tijd .
Hoe de soft-shell-module op straling reageert, is ook een punt van zorg voor NASA. Maar dit kan een ander gebied zijn waar het gebruik van een niet-rigide, meestal niet-metalen structuur een aanzienlijk voordeel biedt.
"Wanneer [metalen structuren] worden geraakt door een stralingsdeeltje, wordt het ene deeltje gesplitst in vele, " zegt Crusan. "Zacht-goede structuren [zoals BEAM] bevatten geen metaal, dus je ene deeltje blijft één hoog-energetisch deeltje en gaat erdoorheen."
In theorie zou de kleine, opblaasbare structuur van BEAM dus minder, meer geconcentreerde stralingsinslagen door de module moeten betekenen, in plaats van een spray van veel minder krachtige, maar nog steeds potentieel schadelijke deeltjes zoals die waaraan astronauten worden onderworpen op ISS en andere ruimteschepen met metalen omhulsel.
De BEAM-module en zijn opvolgers (het bedrijf werkt ook aan geavanceerdere, grotere structuren, zoals de 330 330 kubieke meter BA 330) kunnen van cruciaal belang zijn voor de toekomstplannen van NASA als mensen zich verder in de ruimte wagen.
NASA is ver weg in de ontwikkeling van een volgende generatie lanceervoertuig, het Space Launch System of SLS, evenals een nieuwe capsule, Orion. Beide zullen naar verwachting hun eerste lancering in 2017 maken en, net als de BEAM, moeten helpen grotere stappen in de ruimte te maken.
"Het volgende onderdeel dat we nodig hebben in een baan is iets dat de duur van Orion verlengt tot minder dan 30 dagen en vierkoppige bemanning tot langere en langere periodes, " zegt Crusan, "en dat zal een soort van beperkte habitat.”
Als de tests volgens plan verlopen, zou de flexibele, modulaire, goedkope aard van BEAM en andere toekomstige modules zoals het zou kunnen vormen de beperkte habitats die astronauten nodig hebben op de lange reis naar Mars, en verder.
