Η NASA επενδύει στη τρισδιάστατη εκτύπωση και την κβαντική τεχνολογία

Η NASA ιδρύει δυο νέα Ινστιτούτα που θα λάβουν έως και $ 15 εκατομμύρια σε διάστημα πέντε ετών και θα καθοδηγούνται από αμερικανικά πανεπιστήμια.

Για να υποστηρίξει τους μακροπρόθεσμους στόχους εξερεύνησής της, η NASA ανακοίνωσε σχέδια για τη δημιουργία δύο νέων ινστιτούτων για την ανάπτυξη τεχνολογίας σε δύο κρίσιμους τομείς της μηχανικής και κλιματικής έρευνας, την τρισδιάστατη εκτύπωση και την κβαντική τεχνολογία.

Τα δύο νέα Ινστιτούτα Έρευνας Διαστημικής Τεχνολογίας (Space Technology Research Institute, STRIs) θα αξιοποιήσουν επιστημονικές ομάδες από πανεπιστήμια των ΗΠΑ για να δημιουργήσουν κρίσιμα για το μέλλον πολυεπιστημονικά προγράμματα έρευνας και ανάπτυξης τεχνολογίας.

Το πρόγραμμα Space Technology Research Institute (STRI) δημιουργήθηκε για πρώτη φορά το 2016, με στόχο να ενισχύσει τους δεσμούς της NASA με την ακαδημαϊκή κοινότητα μέσω μακροπρόθεσμων, διαρκών επενδύσεων στην έρευνα και την τεχνολογική ανάπτυξη, αναδεικνύοντας και ενθαρρύνοντας παράλληλα τα ταλέντα μηχανικών, επιστημόνων και τεχνολόγων υψηλής εξειδίκευσης.

Συγκεντρώνοντας την επιστήμη, τη μηχανική και άλλους κλάδους από πανεπιστήμια, βιομηχανία και μη κερδοσκοπικούς οργανισμούς, τα ινστιτούτα στοχεύουν να επηρεάσουν τις μελλοντικές δυνατότητες της Αεροδιαστημικής μέσω επενδύσεων σε τεχνολογία πρώιμου σταδίου.

Το ένα από τα ερευνητικά ινστιτούτα θα επικεντρωθεί στην τεχνολογία κβαντικής ανίχνευσης για την υποστήριξη της κλιματικής έρευνας, ενώ το άλλο θα εργαστεί για να βελτιώσει την κατανόηση και να βοηθήσει στην ταχεία πιστοποίηση των μεταλλικών μερών (προσθέτων) που δημιουργούνται χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνικές κατασκευής.

«Είμαστε ενθουσιασμένοι που αξιοποιούμε την τεχνογνωσία αυτών των πολυπανεπιστημιακών ομάδων για τη δημιουργία τεχνολογίας που θα καλύψει ορισμένες από τις πιο πιεστικές ανάγκες μας», δήλωσε ο Jim Reuter, συνεργάτης διαχειριστής της Space Technology Mission Directorate του οργανισμού στα κεντρικά γραφεία της NASA, στην Ουάσιγκτον. «Η δουλειά τους θα επιτρέψει στους επιστήμονες της επόμενης γενιάς να μελετήσουν τον πλανήτη μας και θα διευρύνει τη χρήση 3D εκτυπωμένων μεταλλικών εξαρτημάτων για διαστημικές πτήσεις με μοντελοποίηση αιχμής».

Κάθε ινστιτούτο θα λάβει επιχορήγηση έως και $ 15 εκατομμύρια σε διάστημα 5ετίας.

Quantum Pathways Institute

Το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν θα ηγηθεί του ενός Ινστιτούτου, του Quantum Pathways Institute που θα επικεντρωθεί στην προώθηση της τεχνολογίας κβαντικής ανίχνευσης για εφαρμογές Γεωπιστημών επόμενης γενιάς. Μια τέτοια τεχνολογία θα επιτρέψει μια νέα κατανόηση του πλανήτη μας και των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής.

NASA

Οι κβαντικοί αισθητήρες χρησιμοποιούν αρχές της κβαντικής φυσικής για να συλλέξουν πιθανώς πιο ακριβή δεδομένα και να επιτρέψουν πρωτοφανείς επιστημονικές μετρήσεις. Αυτοί οι αισθητήρες θα μπορούσαν να είναι ιδιαίτερα χρήσιμοι για δορυφόρους σε τροχιά γύρω από τη Γη για τη συλλογή δεδομένων μαζικής αλλαγής - ένας τύπος μέτρησης που μπορεί να δείξει στους επιστήμονες πώς κινούνται και αλλάζουν οι πάγοι, οι ωκεανοί και το νερό της ξηράς. Αν και η βασική φυσική και η τεχνολογία για τους κβαντικούς αισθητήρες έχουν αποδειχθεί στην ιδέα, απαιτείται εργασία για την ανάπτυξη κβαντικών αισθητήρων με την απαραίτητη ακρίβεια για τις επιστημονικές ανάγκες επόμενης γενιάς κατά τις διαστημικές αποστολές.

«Η κβαντική ανίχνευση δείχνει πολλά υποσχόμενη στους υπολογιστές, τις επικοινωνίες και τώρα στις εφαρμογές τηλεπισκόπησης», δήλωσε ο Δρ. Srinivas Bettadpur, κύριος ερευνητής στο ινστιτούτο και καθηγητής αεροδιαστημικής μηχανικής και μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν. «Στόχος μας είναι να προωθήσουμε αυτήν την τεχνολογία και να την ετοιμάσουμε για το Διάστημα το συντομότερο δυνατό».

Το ινστιτούτο θα εργαστεί για να διερευνήσει περαιτέρω τη φυσική που κρύβεται στους κβαντικούς αισθητήρες, για να σχεδιάσει τον τρόπο κατασκευής τους για διαστημικές αποστολές και για να κατανοήσει το πώς ο σχεδιασμός των αποστολών και η μηχανική συστημάτων θα πρέπει να προσαρμοστούν για να φιλοξενήσουν αυτήν τη νέα τεχνολογία.

Οι εταίροι του ινστιτούτου περιλαμβάνουν το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder, το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Σάντα Μπάρμπαρα, το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια και το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας.

Institute for Model-based Qualification & Certification of Additive Manufacturing (IMQCAM)

Στα διαστημικά ταξίδια, τα ανταλλακτικά των οχημάτων, όπως πύραυλοι και δορυφόροι, χρειάζονται συχνά γρήγορες προσαρμογές και αλλαγές στο σχεδιασμό, για λειτουργικούς και επισκευαστικούς λόγους. Η κατασκευή μερών είναι μια ιδανική τεχνολογία για την κάλυψη αυτών των αναγκών, καθώς τα εξαρτήματα μπορούν να κατασκευαστούν μέσω ενός σχετικά σύντομου κύκλου σχεδιασμού, στησίματος και δοκιμής. Ωστόσο, αυτός ο κύκλος πρέπει να βελτιώνεται συνεχώς προκειμένου να διασφαλίζεται η ποιότητα και η αξιοπιστία των εξαρτημάτων που εκτυπώνονται τρισδιάστατα.

Ο Rollett θα είναι συνδιευθυντής του Institute for Model-based Qualification & Certification of Additive Manufacturing (IMQCAM). Credit: Carnegie Mellon University College of Engineering

Το δεύτερο νέο Ινστιτούτο με την ονομασία Institute for Model-based Qualification & Certification of Additive Manufacturing (IMQCAM) και με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon επιδιώκει να συντομεύσει τον παραπάνω κύκλο μέσω της δημιουργίας μοντέλων για ανάπτυξη και πιστοποίηση (Q&C).

Το Ινστιτούτο θα διευθύνεται από τον Tony Rollett, καθηγητή επιστήμης και μηχανικής υλικών στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon και από τον Somnath Ghosh, καθηγητή μηχανικών συστημάτων στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins.

Στη διάρκεια πέντε ετών, το ινστιτούτο θα αναπτύξει λεπτομερή μοντέλα υπολογιστών, ή ψηφιακά δίδυμα, για εξαρτήματα που κατασκευάζονται ως πρόσθετα, τα οποία έχουν επικυρωθεί με πειραματικά δεδομένα, έχουν επαληθευτεί με τη χρήση φυσικών μηχανισμών και έχουν υποβληθεί σε αυστηρά πρωτόκολλα ποσοτικοποίησης της αβεβαιότητας. Τα μοντέλα θα αξιολογήσουν την ανταπόκριση υλικών που προορίζονται για διαστημικές πτήσεις στην κόπωση τα οποία χρησιμοποιούνται επί του παρόντος για τρισδιάστατη εκτύπωση, καθώς και την εισαγωγή και αναγνώριση νέων υλικών.

Τα αποτελέσματα του έργου θα χρησιμεύσουν ως ζωτικός πόρος για τους εταίρους της NASA, καθώς τα μοντέλα θα τους επιτρέψουν να προβλέπουν καλύτερα την αποδοτική ικανότητα των εξαρτημάτων.

Το Ινστιτούτο θα χρησιμεύσει επίσης ως καταλύτης για την πρόσληψη και την εκπαίδευση φοιτητών και μεταδιδακτορικών ερευνητών οι οποίοι επιθυμούν να αποκτήσουν μια ολοκληρωμένη κατανόηση της διαδικασίας Q&C για την κατασκευή προσθέτων και να εξελιχθούν σε μελλοντικούς ηγέτες στον τομέα. Οι σπουδαστές από όλους τους εταίρους του ιδρύματος θα λαμβάνουν καθοδήγηση τόσο από μέλη της ομάδας STRI όσο και από ερευνητές της NASA καθ' όλη τη διάρκεια του έργου.

Τα μέλη ΔΕΠ του Carnegie Mellon Sneha Prabha Narra , Mohadeseh Taheri-Mousavi και Bryan Weblr θα συνεισφέρουν επίσης με την τεχνογνωσία τους στο ινστιτούτο. Πρόσθετοι θεσμικοί εταίροι στο έργο περιλαμβάνουν το Πανεπιστήμιο Vanderbilt, το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο San Antonio, το Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια, το Case Western Reserve University, το Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, το Southwest Research Institute και το Pratt & Whitney

#NASA #κβαντικός