近日美國宇航局（NASA）的創新先進概念（NIAC）計劃選擇了18個旨在推動太空技術發展的高科技專案。NASA為十幾個研究專案提供的資金高達50萬美元，用於長期探索和利用月球及其他地區。
自20世紀50年代成立以來，NASA將資金投資於各種尖端技術，包括火箭設計到零重力筆等。這種方法既導致了尷尬和好處，也是NIAC計劃旨在延續的方法。
“我們的NIAC計劃透過投資革命性技術培育出可以改變NASA未來任務的遠見卓識，”NASA太空技術任務理事會代理副主任Jim Reuter說。“我們期待美國的創新者幫助我們用新技術突破太空探索的界限。”
目前的NIAC選擇分為第一階段和第二階段獎項。對於為期9個月的評估和概念定義，第一階段的價值約為125,000美元，而第二階段則用於更高階的研究，幷包括兩年內最高達500,000美元的獎勵。NASA表示，所有專案都處於概念階段，距實際應用至少十年。
第一階段的選擇包括：
用於極端環境和區域探測的Bioinspired Ray（BREEZE）
Javid Bayandor，紐約州立大學布法羅分校。
BREEZE是一種充氣機器人飛行器，受到“魔鬼魚”的啟發，可以在海拔50至60公里（31至37英里）的金星大氣層的上層漂浮和滑行。它將採用太陽能供電，並能夠透過使用電纜改變其高度，以改變飛行器的體積。
根據開發人員的說法，BREEZE飛船可以使用像噴氣流一樣的緯向風來在四到六天內環繞地球 - 在一天的2-3天充電並探索夜間。攜帶的儀器可能包括質譜儀、濁度計、可見光和近紅外高解析度相機，磁力計和風速計，以及用於測量大氣壓力，溫度和密度等的感測器。
長期金星表面任務的Power Beaming
Erik Brandon，NASA噴氣推進實驗室（JPL），加利福尼亞州帕薩迪納市。
另一個旨在探索金星的專案——Power Beaming研究將著眼於為金星地表任務提供電力。在這種情況下，“大氣平臺”（氣球）將安裝有太陽能電池板，電池和射頻或微波發射器。氣球漂浮在金星大氣層的上層，Sunny會給電池充電。
一旦電池充電，氣球將沉入較低的大氣層，不透明的雲層阻止表面著陸器使用自己的太陽能電池板獲取能量。然後，氣球的發射器將能量發射到著陸器，該著陸器配備有特殊的可充電，高溫熔鹽或固體電解質電池，或固體氧化物再生燃料電池系統，可以在金星的表面溫度下保持足夠高度以便融化鉛。然後氣球將上升並重復該過程。
SmartSuit
Ana Diaz Artiles，德克薩斯A＆M大學工程實驗站。
SmartSuit設計用於火星和其他行星任務，但它不是一個被動的加壓氣囊，而是採用軟體機器人技術和柔軟、可伸縮的自我修復材料，並結合嵌入式感測器。後者可以收集資料，並顯示環境和膜結構資訊。
SmartSuit是一款智慧套裝，旨在增強使用者的移動性和靈活性，以及與其環境互動。柔軟的機器人元件也允許套裝施加機械反壓力，這意味著套裝不需要加壓到與傳統套裝相同的程度。
雙用途系外行星望遠鏡（DUET）
Tom Ditto，3DeWitt LLC，Ancramdale，紐約州。
DUET是一種新的系外行星狩獵望遠鏡設計，其涉及面積是地面望遠鏡的四倍，但足夠輕，可以在一個火箭有效載荷中發射。軌道儀器透過牛頓首次研究的雙色散技術消除了對星形陰影或日冕儀的需求來管理這種增加，該技術允許DUET分離系外行星及其母恆星的不同光波長。
行星大氣電推動和驅動的微型探頭（MP4AE）
Yu Gu，西弗吉尼亞大學。
這項新穎的研究基於蜘蛛的“飛航”能力，並設想由數千個重約50毫克的微型探測器進行的行星探測任務。這些將包括一個200米長（660英尺）的弦環，用於提供大氣阻力併產生一個小電荷，以便在探測器漂浮在行星的指定大氣層時為探測器供電。
支援Swarm探針的ATEG反應器（SPEAR）探針
Troy Howe, Howe Industries LLC，坦佩，亞利桑那州。
SPEAR是一種用於深空探測的超輕型核電推進探測器。它將由一個新的輕型反應堆調節器和先進的熱電發電機（ATEG）提供動力。儘管反應堆不會產生與其他設計一樣多的電力，但這可以透過降低成本來抵消，這將使深空任務的數量增加。此外，它使用低品位鈾意味著它可以在商業上運作。
Ripcord創新動力系統（RIPS）
Noam Izenberg，約翰霍普金斯大學，馬里蘭州勞雷爾。
RIPS是一種為短壽命大氣探測器提供電源的系統。從本質上講，它是一條從探測器在錐形滑槽上發揮作用的線，在下降過程中利用阻力來產生電力。這種方法適用於氣體巨行星的大氣進入探測器，這些探測器需要短時間的高功率。
星際飛行的力量
Geoffrey Landis,，美國宇航局格倫研究中心，克利夫蘭。
這是一個星際任務，使用鐳射推進系統推動跨越星際距離的超小型探測器透過系外行星飛行。根據支持者的說法，在這種規模下，當探測器穿過新的恆星系統時，探測器可以像微型發電機一樣收穫能量。
月球推進劑採礦前哨（LPMO）
Joel Serce，TransAstra Corporation，Lake View Terrace，加州。
月球採礦計劃LPMO旨在透過使用可垂直放置在100米高的桅杆上的可展開太陽能電池陣列來減少在月球極地挖冰的需求，以便為輻射氣體動態（RGD）採礦作業提供動力。LPMO不是挖出冰，而是使用射頻、微波和紅外輻射的組合來加熱冰沉積物，然後冰沉積物昇華並收集在低溫冷阱中以將氣體變為液體形式。
Crosscutting High Apogee 加油軌道導航儀（CHARON）
John Slough，MSNW LLC，雷德蒙德，華盛頓州。
CHARON是一個旨在清理繞地球執行的空間碎片的概念，這些碎片可能對衛星和其他航天器造成危害。CHARON使用無電極洛倫茲力推進器，這是一種超輕型離子發動機，具有很高的推力功率比。它將放置在圍繞地球的橢圓軌道上，在那裡攔截並將碎片運送到衰減軌道。透過其推進器，它將能夠改變其軌道以追捕其目標，並且透過浸入大氣中，它將能夠收集推進劑的氧和氮分子，使其基本上自我加油。
Thermal Mining of Ices on Cold Solar System Bodies
George Sowers, 科羅拉多礦業學院,戈爾登
另一個月球採礦概念，這個概念使用Sunny加熱的地下導體，這些導體會加熱冰沉積物，冰沉積物將透過鑽孔昇華並收集在圓頂帳篷中以進行再凍結和收集。
探索我們太陽系邊界的低成本SmallSats
JPL的Robert Staehle
該專案旨在探測太陽系邊緣的深空。為了將大量低成本航天器傳送到木星之外，支持者希望生產類似CubeSat的飛行器，可以在行星任務中作為次級有效載荷發射。
2019年第二階段選擇包括：
The High Étendue Multiple Object Spectrographic Telescope (THE MOST)
Tom Ditto, 3DeWitt LLC, Ancramdale, 紐約州
MOST是一種新型太空望遠鏡的概念，它可以為視場中的每個物體記錄高解析度光譜，這是以前望遠鏡的100倍。它透過將光線投射透過光柵平面來對其進行折射並使用與鏡子相比高度容忍表面誤差的平膜來建立整個天空的光譜影象。第二階段將看到THE MOST實驗室模型的構建和測試。
旋轉運動擴充套件陣列合成（R-MXAS）
John Kendra，Leidos，Inc.，Reston，弗吉尼亞。
R-MXAS是一種合成孔徑成像輻射計，體積更小，功耗低於現有版本。它透過在平面陣列和剛性繫繩之間產生的干涉基線來實現這一點。
用於突破星際任務的自導波束推進器
Chris Limbach, 德克薩斯A＆M大學工程實驗站。
另一個星際任務，這個任務使用鐳射和粒子束的組合來建立一個自導能量束，可以推動無人探測器的速度高達光速的10％。透過使用中性粒子束和鐳射，支持者聲稱在光束透過空間傳播期間的熱膨脹和衍射將被消除。
太陽中微子航天器探測器的天體物理學和技術實驗室研究
Nickolas Solomey, 堪薩斯州威奇托州立大學
這是一種小型化的中微子探測器，設計用於太陽探測器探測太陽近軌道中的中微子。支持者表示，在太空中設計合理的儀器重量僅為250千克（550磅），但與3000噸地面探測器的工作相同。
Diffractive LightSails
Grover Swartzlander, 紐約州羅切斯特理工學院
該專案使用太陽能帆捕捉太Sunny以提供航天器推進力。這不是什麼新鮮事，但新版本將使用超材料原理製作光學薄膜，而不是使用簡單的反射式聚酯薄膜。這將極大地提高效率，因為薄膜將允許帆使用所謂的電光束轉向，其中，不是為了保持航向而使帆成角度，而是使用衍射光來獲得相同的效果，這意味著帆可以保持最佳角度以獲得最佳加速度。
Solar Surfing
Doug Willard，美國宇航局肯尼迪航天中心，佛羅里達州卡納維拉爾角。
也許最具戲劇性的建議是Solar Surfing專案。在這種情況下，無人太空船將深入太陽的日冕或外部大氣層，使用高反射率塗層覆蓋薄的太陽遮蔽層和遮蔽層與航天器之間的二次鍍銀反射錐，以分散二次紅外輻射。支持者聲稱這將允許探測器比帕克太陽探測器更靠近太陽。
近日美國宇航局（NASA）的創新先進概念（NIAC）計劃選擇了18個旨在推動太空技術發展的高科技專案。NASA為十幾個研究專案提供的資金高達50萬美元，用於長期探索和利用月球及其他地區。
自20世紀50年代成立以來，NASA將資金投資於各種尖端技術，包括火箭設計到零重力筆等。這種方法既導致了尷尬和好處，也是NIAC計劃旨在延續的方法。
“我們的NIAC計劃透過投資革命性技術培育出可以改變NASA未來任務的遠見卓識，”NASA太空技術任務理事會代理副主任Jim Reuter說。“我們期待美國的創新者幫助我們用新技術突破太空探索的界限。”
目前的NIAC選擇分為第一階段和第二階段獎項。對於為期9個月的評估和概念定義，第一階段的價值約為125,000美元，而第二階段則用於更高階的研究，幷包括兩年內最高達500,000美元的獎勵。NASA表示，所有專案都處於概念階段，距實際應用至少十年。
第一階段的選擇包括：
用於極端環境和區域探測的Bioinspired Ray（BREEZE）
Javid Bayandor，紐約州立大學布法羅分校。
BREEZE是一種充氣機器人飛行器，受到“魔鬼魚”的啟發，可以在海拔50至60公里（31至37英里）的金星大氣層的上層漂浮和滑行。它將採用太陽能供電，並能夠透過使用電纜改變其高度，以改變飛行器的體積。
根據開發人員的說法，BREEZE飛船可以使用像噴氣流一樣的緯向風來在四到六天內環繞地球 - 在一天的2-3天充電並探索夜間。攜帶的儀器可能包括質譜儀、濁度計、可見光和近紅外高解析度相機，磁力計和風速計，以及用於測量大氣壓力，溫度和密度等的感測器。
長期金星表面任務的Power Beaming
Erik Brandon，NASA噴氣推進實驗室（JPL），加利福尼亞州帕薩迪納市。
另一個旨在探索金星的專案——Power Beaming研究將著眼於為金星地表任務提供電力。在這種情況下，“大氣平臺”（氣球）將安裝有太陽能電池板，電池和射頻或微波發射器。氣球漂浮在金星大氣層的上層，Sunny會給電池充電。
一旦電池充電，氣球將沉入較低的大氣層，不透明的雲層阻止表面著陸器使用自己的太陽能電池板獲取能量。然後，氣球的發射器將能量發射到著陸器，該著陸器配備有特殊的可充電，高溫熔鹽或固體電解質電池，或固體氧化物再生燃料電池系統，可以在金星的表面溫度下保持足夠高度以便融化鉛。然後氣球將上升並重復該過程。
SmartSuit
Ana Diaz Artiles，德克薩斯A＆M大學工程實驗站。
SmartSuit設計用於火星和其他行星任務，但它不是一個被動的加壓氣囊，而是採用軟體機器人技術和柔軟、可伸縮的自我修復材料，並結合嵌入式感測器。後者可以收集資料，並顯示環境和膜結構資訊。
SmartSuit是一款智慧套裝，旨在增強使用者的移動性和靈活性，以及與其環境互動。柔軟的機器人元件也允許套裝施加機械反壓力，這意味著套裝不需要加壓到與傳統套裝相同的程度。
雙用途系外行星望遠鏡（DUET）
Tom Ditto，3DeWitt LLC，Ancramdale，紐約州。
DUET是一種新的系外行星狩獵望遠鏡設計，其涉及面積是地面望遠鏡的四倍，但足夠輕，可以在一個火箭有效載荷中發射。軌道儀器透過牛頓首次研究的雙色散技術消除了對星形陰影或日冕儀的需求來管理這種增加，該技術允許DUET分離系外行星及其母恆星的不同光波長。
行星大氣電推動和驅動的微型探頭（MP4AE）
Yu Gu，西弗吉尼亞大學。
這項新穎的研究基於蜘蛛的“飛航”能力，並設想由數千個重約50毫克的微型探測器進行的行星探測任務。這些將包括一個200米長（660英尺）的弦環，用於提供大氣阻力併產生一個小電荷，以便在探測器漂浮在行星的指定大氣層時為探測器供電。
支援Swarm探針的ATEG反應器（SPEAR）探針
Troy Howe, Howe Industries LLC，坦佩，亞利桑那州。
SPEAR是一種用於深空探測的超輕型核電推進探測器。它將由一個新的輕型反應堆調節器和先進的熱電發電機（ATEG）提供動力。儘管反應堆不會產生與其他設計一樣多的電力，但這可以透過降低成本來抵消，這將使深空任務的數量增加。此外，它使用低品位鈾意味著它可以在商業上運作。
Ripcord創新動力系統（RIPS）
Noam Izenberg，約翰霍普金斯大學，馬里蘭州勞雷爾。
RIPS是一種為短壽命大氣探測器提供電源的系統。從本質上講，它是一條從探測器在錐形滑槽上發揮作用的線，在下降過程中利用阻力來產生電力。這種方法適用於氣體巨行星的大氣進入探測器，這些探測器需要短時間的高功率。
星際飛行的力量
Geoffrey Landis,，美國宇航局格倫研究中心，克利夫蘭。
這是一個星際任務，使用鐳射推進系統推動跨越星際距離的超小型探測器透過系外行星飛行。根據支持者的說法，在這種規模下，當探測器穿過新的恆星系統時，探測器可以像微型發電機一樣收穫能量。
月球推進劑採礦前哨（LPMO）
Joel Serce，TransAstra Corporation，Lake View Terrace，加州。
月球採礦計劃LPMO旨在透過使用可垂直放置在100米高的桅杆上的可展開太陽能電池陣列來減少在月球極地挖冰的需求，以便為輻射氣體動態（RGD）採礦作業提供動力。LPMO不是挖出冰，而是使用射頻、微波和紅外輻射的組合來加熱冰沉積物，然後冰沉積物昇華並收集在低溫冷阱中以將氣體變為液體形式。
Crosscutting High Apogee 加油軌道導航儀（CHARON）
John Slough，MSNW LLC，雷德蒙德，華盛頓州。
CHARON是一個旨在清理繞地球執行的空間碎片的概念，這些碎片可能對衛星和其他航天器造成危害。CHARON使用無電極洛倫茲力推進器，這是一種超輕型離子發動機，具有很高的推力功率比。它將放置在圍繞地球的橢圓軌道上，在那裡攔截並將碎片運送到衰減軌道。透過其推進器，它將能夠改變其軌道以追捕其目標，並且透過浸入大氣中，它將能夠收集推進劑的氧和氮分子，使其基本上自我加油。
Thermal Mining of Ices on Cold Solar System Bodies
George Sowers, 科羅拉多礦業學院,戈爾登
另一個月球採礦概念，這個概念使用Sunny加熱的地下導體，這些導體會加熱冰沉積物，冰沉積物將透過鑽孔昇華並收集在圓頂帳篷中以進行再凍結和收集。
探索我們太陽系邊界的低成本SmallSats
JPL的Robert Staehle
該專案旨在探測太陽系邊緣的深空。為了將大量低成本航天器傳送到木星之外，支持者希望生產類似CubeSat的飛行器，可以在行星任務中作為次級有效載荷發射。
2019年第二階段選擇包括：
The High Étendue Multiple Object Spectrographic Telescope (THE MOST)
Tom Ditto, 3DeWitt LLC, Ancramdale, 紐約州
MOST是一種新型太空望遠鏡的概念，它可以為視場中的每個物體記錄高解析度光譜，這是以前望遠鏡的100倍。它透過將光線投射透過光柵平面來對其進行折射並使用與鏡子相比高度容忍表面誤差的平膜來建立整個天空的光譜影象。第二階段將看到THE MOST實驗室模型的構建和測試。
旋轉運動擴充套件陣列合成（R-MXAS）
John Kendra，Leidos，Inc.，Reston，弗吉尼亞。
R-MXAS是一種合成孔徑成像輻射計，體積更小，功耗低於現有版本。它透過在平面陣列和剛性繫繩之間產生的干涉基線來實現這一點。
用於突破星際任務的自導波束推進器
Chris Limbach, 德克薩斯A＆M大學工程實驗站。
另一個星際任務，這個任務使用鐳射和粒子束的組合來建立一個自導能量束，可以推動無人探測器的速度高達光速的10％。透過使用中性粒子束和鐳射，支持者聲稱在光束透過空間傳播期間的熱膨脹和衍射將被消除。
太陽中微子航天器探測器的天體物理學和技術實驗室研究
Nickolas Solomey, 堪薩斯州威奇托州立大學
這是一種小型化的中微子探測器，設計用於太陽探測器探測太陽近軌道中的中微子。支持者表示，在太空中設計合理的儀器重量僅為250千克（550磅），但與3000噸地面探測器的工作相同。
Diffractive LightSails
Grover Swartzlander, 紐約州羅切斯特理工學院
該專案使用太陽能帆捕捉太Sunny以提供航天器推進力。這不是什麼新鮮事，但新版本將使用超材料原理製作光學薄膜，而不是使用簡單的反射式聚酯薄膜。這將極大地提高效率，因為薄膜將允許帆使用所謂的電光束轉向，其中，不是為了保持航向而使帆成角度，而是使用衍射光來獲得相同的效果，這意味著帆可以保持最佳角度以獲得最佳加速度。
Solar Surfing
Doug Willard，美國宇航局肯尼迪航天中心，佛羅里達州卡納維拉爾角。
也許最具戲劇性的建議是Solar Surfing專案。在這種情況下，無人太空船將深入太陽的日冕或外部大氣層，使用高反射率塗層覆蓋薄的太陽遮蔽層和遮蔽層與航天器之間的二次鍍銀反射錐，以分散二次紅外輻射。支持者聲稱這將允許探測器比帕克太陽探測器更靠近太陽。