作者：蒋迅

本文发表在《太空探索》杂志上。

2013年7月，NASA公布了2013年度资助的一期新概念研究项目，一共有12个，每个项目得到十万美元的基金资助。如果能有幸得到二期资助，那就可以再得到五十万美元的资助。NASA希望通过这些项目的开发促进空间科学和探索的重大突破。

“NASA新概念研究项目”部门执行主任福克尔（Jay Falker）应“行星协会”(Planetary Society) 的要求介绍了这次的评选。“NASA新概念研究项目”(NASA Innovative Advanced Concepts) 的前身是“NASA先进理念研究所”，由大学空间研究协会 (Universities Space Research Association) 管理。2010年改名后，改由NASA自己管理。2011年第一次选出30个一期新项目，2012年第二次评选，有18个申请中标。这次只有12个。但这并不代表一个递减趋势。事实上，“NASA新概念研究项目”资金充足，并没有受到联邦政府经费紧缩的影响。他们减少了一期项目数目，主要是为了更多地资助二期项目，使那些取得显著成绩的项目可以得到延续。

“NASA新概念研究项目”的目标是通过那些真正革命性的富有远见的新概念来影响NASA的科研进展。这些项目是近乎于科幻小说，但又不完全是科幻小说。它们有科学研究作为基础，技术上有成功的希望。它们可以帮助NASA确定未来的发展方向。

“NASA新概念研究项目”每两年征集提案。一期项目每年发布一次，二期项目每两年发布一次。二期项目是基于一期项目上的。基本程序是，先经美国学校、公司、研究机构、政府部门等申请，经过同行评审，最终挑选出来。申请人必须认真描述自己的计划，这个计划必须是非常富有创造性的，展现出一种不同于常规的思路，必须试图打破技术上的限制，挑战常规，而且必须使评审人员能够理解项目中的基本原理，还能解放思想，对项目得出一个合理的评估。每个评审员独立评审，然后聚集到一起进行小组审议，从中选出最佳提案。

今年资助的这12个新项目都有一个共同特点：雄心勃勃。不怕做不到，就怕想不到。虽然只有12个项目，但是却覆盖了航空和航天的多个领域。福克尔表示：“这些获选的新的一期新概念包括了潜在的地球与空间科学上的突破，多元化经营和潜在的拓展类文明和商业化的新途径”。可以说，这代表了NASA未来的重点和寄予的希望。我们在这里对这些项目做一个简单的介绍。

项目1

NASA充分认识到航天器推进系统对深空探索，特别是载人深空探索，的重要性。在经费缩减，技术难度加大的情况下更是这样。这次十二个项目中有三个是推进系统的：一个是由NASA马歇尔太空飞行中心提出的项目1：“脉冲裂变 - 聚变推进系统”(Pulsed Fission-Fusion (PuFF) Propulsion System)，第二个是“大学空间研究协会”提出的项目4：“实现微型卫星探索太阳系的双模式推进系统”(Dual-mode Propulsion System Enabling CubeSat Exploration of the Solar System)，另一个是密苏里大学的项目9：“等离子动力推进将纳米/微微型卫星的能力革命化”(Plasmonic Force Propulsion Revolutionizes Nano/PicoSatellite Capability)。项目1认为可以利用“Z箍缩”（Z pinch）设备来触发点燃热核氘。聚变中子诱发裂变反应，释放足够的能量，并进一步限制和加热等离子。然后，二者结合的能量可以被引导到一个磁性喷嘴，产生巨大的推力。项目4是针对微型卫星的，质在开发可以将微型卫星推到深空的系统。它的目标是把热推进和电推进结合起来，适当使用每个系统的优势。项目9建议数值模拟等离子力场的非对称/梯度的几何形状和相关太阳广能约束，预测纳米粒子的速度，质量流量，以及由此产生的推进性能（推力，比冲），并评估启用电浆推进后飞船的位置控制精度和指向精度。

项目8

“阿波罗13”号是历史上“最成功的失败”。飞船爆炸事件让人们思考一个严肃的问题：如何在轨改变飞船去执行一个计划外的任务。其实在轨道上，航天器和宇航员是会遇到这样那样的意想不到的问题的。国际空间站上的宇航员就常常发现零件坏了之后不得不等待补给。还有一些问题即使想到了也不是容易实现的。如何利用空间现有条件达到目的是一个新的课题。3D打印在经过二十多年的低调开发后，突然变得异常活跃起来。这说明这项技术正在从成熟走向应用。项目8提出了一个大胆的思路：“取材于稀薄空气的生物材料：先进的生物复合材料的原地按需印刷”(Biomaterials out of thin air: in situ, on-demand printing of advanced biocomposites )。这项研究是由NASA艾姆斯研究中心提出的。虽然与现在的3D打印有些相似，其实它比3D打印更具有革新的性质。想象一下能够把任何工具和复合建材打印成食品和人体组织的情景吧。想象一下在火星上的能够取代任何破损部件的能力，无论是您的宇航服的一部分，你的□息地，或你自己的身体的一部分。这个项目正是这样一项技术。安托尼·朗曼（Anthony Longman）独立提出的(项目5)“自适应生长的张拉整体结构”(Growth Adapted Tensegrity Structures - A New Calculus for the Space Economy) 描述的是一个全新的创建并制造经济可行的空间□息发展技术：在地月第二拉格朗日点部署一个轻量级的张拉整体□息地结构。在那里，机器人使用空间为基础的材料提供辐射屏蔽、灌溉、生活支持、生态系统发展的土壤，并维护和增强结构。□息地可以成为旅游胜地，经济枢纽和一个多用途的用于月球表面开发和空间生态系统的生命科学研究于支持设施。这次得到资助的还有项目10：“极端环境中的变形金刚”(10 meter Sub-Orbital Large Balloon Reflector (LBR))。这是一个可以改变形状和功能的多功能平台，它们可以原位开启新的行星任务从而大量减少成本。如果大面积展开的话，它们可以反射太阳能，为目标加暖和照明，为太阳能电池板供电，目标跟踪，和作为一个电信中继。

项目3

一年多以前，“好奇”号火星车经历了“恐怖七分钟”后，安全降落在了火星表明。由于“好奇”号火星车前所未有的重量和体积，NASA在再入-降落-落地的过程中使用了绝热罩、降落伞、反向火箭和空中吊车的手段。未来更大重量的航天器将会对再入-降落-落地提出更高的要求。这次，喷气推进实验室的科学家提出了一个非常新颖的新概念 (项目3)：“二维行星表面著陆器”(Two-Dimensional Planetary Surface Landers)。如果这个概念能够实现的话，就能省却任何登陆任务中最复杂，最昂贵和风险最高的阶段，从而显著缩短开发时间。这个概念就是地毯般的二维着陆器，它具有较低的质量/阻力比的特点，从而允许登陆器可以有效地摆脱降落过程中的速度，为登陆完整性提供一个更可靠的结构。

项目2

项目2有其独特性：“移居火星途中的诱导蛰伏转移舱”(Torpor Inducing Transfer Habitat For Human Stasis To Mars)。按照现有技术，载人火星之旅单程就需要八个月的时间。宇航员在旅途中需要经历生理上、心理上的严峻考验，还必须有常规消费。因此，在星际载人飞行中实行蛰伏经常被认定为一个理想的解决方案。就好像让宇航员在飞行过程中入睡，等醒来时已经到达火星的上空。然而完整的冷冻保存人体和恢复人体的手段却仍然是一个没有解决的一环。近年来医学的进展迅速使得人们能够做到让人类在长时间的深睡眠状态中显著地减少新陈代谢。现有的“深睡”技术有四种。NASA应该利用这些科技的的进步，因为他们可以潜在地消除了一些非常具有挑战性的技术障碍，降低赴火星的载人飞船的起飞质量，最终使可持续的火星任务变得可行。SpaceWorks公司提出对设计出一个在飞往火星途中的蛰伏转移舱进行全面评估：蛰伏所需氧气，食物，空间；还有自动控制系统，安全系统等。这个蛰伏转移舱很小，如果有4-6名宇航员的话，相比目前的20-50万吨，估计可以降低到只有5-7吨；体积上，目前大多数设计中是200立方米，而这个只有20立方米。

项目6

在所有12个项目中，项目6的名称有些奇怪：“作为‘X’之解的永恒飞行”(Eternal Flight as the Solution for 'X')。这是NASA兰利研究中心提出的项目。“X”容易让人联想到谷歌的“X大奖”，其实这里“X”更应该与直升飞机的螺旋桨相联系。这项调查是寻找一个能达到民用大气地球同步卫星高度的长时间飞行任务的新概念。与直升飞机不同的是，这种飞行器的机翼特别长，长到系链的地步，这时螺旋桨的转速会显著增加，产生更多的升力，而无需更多的推动力。

项目12

天文学永远是NASA研究中的一部分。这次获得资助的有三个项目。项目7：“用银河宇宙射线次级粒子骤雨对太阳系小天体做深层映射”(Deep Mapping of Small Solar System Bodies with Galactic Cosmic Ray Secondary Particle Showers)；项目11：“10米次轨大型气球反射器”(10 meter Sub-Orbital Large Balloon Reflector (LBR))；和项目12：“小质量平面光子成像传感器”(Low-Mass Planar Photonic Imaging Sensor)。这三个项目都各有特色，分别由行星科学研究所、亚利桑那大学和加州大学戴维斯分校的研究人员提出。

以上项目编号是为了读者阅读方便而加的，不代表这些项目的好坏优略。