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Jul 19, 2023

Detalles del ganador del CIF 2011

Para obtener la lista completa de ganadores, visite: https://www.nasa.gov/ames-cct/cif/cif-archive El calentamiento radiativo durante el reingreso se vuelve muy significativo a medida que los vehículos crecen y entran a altas velocidades. El

Para ver la lista completa de ganadores, visite:https://www.nasa.gov/ames-cct/cif/cif-archive

El calentamiento radiativo durante el reingreso se vuelve muy significativo a medida que los vehículos crecen y entran a altas velocidades. Las características específicas de la radiación dependen de las características del vehículo, la velocidad y la atmósfera. El calentamiento radiativo se produce muy temprano durante la reentrada y en longitudes de onda específicas, dependiendo de la atmósfera. Los sistemas de protección térmica capaces de hacer frente a tales flujos de calor pueden ser muy pesados. Una alternativa es fabricar un escudo térmico que pueda reflejar la radiación. Una forma de abordar la reflexión de la radiación es mediante efectos fotónicos. Los efectos fotónicos se basan en estructuras ordenadas del mismo tamaño que la radiación y, aunque es posible fabricar tales estructuras, actualmente requiere mucho tiempo y es costoso.

Un enfoque alternativo es utilizar las estructuras ordenadas que se encuentran en la naturaleza para fabricar materiales que puedan usarse para reflejar la radiación. Este proyecto está explorando ese enfoque para formar materiales que reflejan la radiación.

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Las naves espaciales de imágenes tradicionales están fijadas en órbitas específicas y su reorientación puede ser costosa o requerir un largo tiempo de desarrollo antes del lanzamiento. Por el contrario, las naves espaciales pequeñas que siguen el estándar CubeSat pueden construirse mucho más rápidamente y alcanzar la órbita como cargas útiles secundarias en una amplia gama de vehículos de lanzamiento.

A pesar de su amplio uso dentro de las comunidades universitaria y científica, el potencial único que ofrecen los nanosatélites para aplicaciones de imágenes de alta calidad, bajo costo y despliegue rápido aún no se ha aprovechado con éxito.

Se ha desarrollado una gran cantidad de tecnologías clave dentro de la comunidad de nanosatélites que incluyen propulsión, ADCS, sistemas de lanzamiento y comunicaciones que permiten un despliegue rápido y de bajo costo, con capacidades de orientación y posicionamiento de naves espaciales de precisión. Estas innovaciones integradas con un telescopio desplegable producen un sistema de imágenes compacto con flexibilidad y rendimiento de misión sin precedentes por una fracción del costo de un sistema de imágenes estándar.

La capacidad de integrar un telescopio de 15 a 20 cm en un nanosatélite de 6U demuestra la aplicabilidad de los nanosatélites para aplicaciones de ciencia espacial, operaciones y exploración que hasta ahora requerían plataformas más grandes, y muestra tecnologías ópticas integradas de bajo costo. El objetivo de este proyecto es construir estructuras telescópicas desplegables de mesa de alta fidelidad. Los productos de este proyecto incluyen: componentes ópticos de baja fidelidad para verificar y perfeccionar el despliegue; selección e integración de material para parasoles y deflectores; validación de la rigidez y repetibilidad del tubo del armazón del telescopio desplegado para determinar los requisitos de colimación; diseño preliminar de espejos primarios y secundarios, y la identificación de requisitos de tolerancias ópticas y desconcertantes.

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Se requieren materiales ablativos para las misiones de reentrada atmosférica más exigentes. Estos materiales suelen ser fibras de carbono incrustadas en una matriz de polímero fenólico. A alta temperatura, el fenólico sufre pirólisis donde el polímero se transforma en un sólido de carbono puro llamado carbón. Actualmente no existe una metodología computacional sólida para la pirólisis que oriente la mejora de los materiales del sistema de protección térmica (TPS) o haga predicciones del rendimiento del TPS en condiciones operativas.

Muchas misiones de la NASA, incluidas las misiones tripuladas a Marte, no son posibles con los materiales ablativos actuales. Este proyecto examinará diferentes métodos computacionales para modelar la pirólisis de fenólicos para guiar/acelerar el desarrollo de nuevos materiales y comprender su comportamiento en condiciones operativas.

El modelado computacional permitirá el desarrollo rápido y eficiente de la próxima generación de abladores de alto rendimiento que son fundamentales para los vehículos de entrada de la NASA. La pirólisis de polímeros fenólicos, por ejemplo, es un proceso químicamente reactivo fundamental para el TPS ablativo, pero la química básica de la pirólisis no se comprende bien. Una mejor comprensión (1) facilitará el diseño de materiales ablativos nuevos y novedosos y (2) mejorará los modelos de respuesta de los materiales utilizados para el diseño de TSP.

El principal producto de este proyecto será la evaluación de metodologías de simulación para pirólisis fenólica. Luego se puede aplicar una nueva capacidad con estos métodos a una variedad de problemas en el modelado computacional de materiales ablativos.

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El área de desarrollo de terapias médicas de más rápido crecimiento es el campo de la terapia con péptidos y proteínas. Para el tratamiento de las enfermedades por radiación espacial, un enfoque novedoso sería implantar células en el cuerpo que estén preprogramadas para administrar agentes en respuesta a la radiación, como un evento de partículas solares. Este enfoque proporcionaría una respuesta más rápida a la amenaza de la radiación y una dosificación más fisiológica para un tratamiento más eficaz. Comúnmente, los agentes terapéuticos proteicos y peptídicos tienen una vida útil limitada (1 a 2 años); La tecnología de implantación soluciona este problema en viajes espaciales de larga duración (más de 3 años). Para hacer realidad la visión de la implantación de células para producir proteínas terapéuticas, la tecnología de encapsulación de las células es clave: evitar el rechazo de las células por parte del sistema inmunológico del huésped y permitir la liberación de agentes terapéuticos de la cápsula. La tecnología de malla de carbono porosa, desarrollada en NASA Ames, puede proporcionar un método para la encapsulación exitosa de células que secretan proteínas terapéuticas, que satisfaga las necesidades médicas de los vuelos espaciales de larga duración.

En este estudio, realizaremos pruebas clave de prueba de concepto de una nueva tecnología de encapsulación celular que podría usarse para la administración de agentes terapéuticos de proteínas y péptidos para aplicaciones de medicina espacial. La tecnología desarrollada por ARC utiliza cápsulas de malla de carbono porosas para contener células y servir como un "escudo inmunológico" para evitar que el sistema inmunológico del huésped rechace las células. Los poros de la cápsula permiten que los agentes terapéuticos se liberen de la cápsula. El concepto de encapsulación es una tecnología clave para una amplia gama de aplicaciones de biología sintética donde se necesita la compartimentación de las células diseñadas.

Este proyecto abrirá un enfoque completamente nuevo para la administración de agentes terapéuticos proteicos, un campo que ha estado bloqueado durante muchos años por la falta de un material de encapsulación adecuado. El éxito también significará un avance significativo de la visión de la NASA sobre la tecnología para la atención médica autónoma en vuelos espaciales de larga duración. Inicialmente, el impacto principal se producirá en el área de la atención médica para el tratamiento de enfermedades por radiación espacial, el área de mayor preocupación sanitaria para los vuelos espaciales de larga duración. Sin embargo, en última instancia, vemos esto como una tecnología de plataforma. Esperamos que la tecnología de encapsulación pueda adaptarse a nuevos agentes terapéuticos de péptidos y proteínas que se desarrollarán en el futuro. En términos más generales, consideramos la tecnología de encapsulación como una "tecnología habilitadora" para el campo de la biología sintética, porque proporciona una plataforma genérica que puede usarse para una amplia gama de aplicaciones donde se necesita la compartimentación de células diseñadas.

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Los actuales cohetes de combustible híbrido tienen una aplicación limitada debido a las limitaciones del rendimiento del combustible. Estos cohetes de combustible híbridos utilizan parafina sólida como base de combustible y agregan partículas de aluminio para aumentar la velocidad de combustión. Sin embargo, el aditivo de aluminio hace que la parafina se rompa durante la combustión. Se necesitan avances en la tasa de consumo de combustible y las propiedades físicas para que los cohetes híbridos alcancen su potencial.

Recientemente se ha sintetizado un nuevo hidrocarburo de alta deformación, llamado ivyane, y se ha demostrado que tiene la energía de deformación más alta de todos los hidrocarburos fabricados hasta la fecha. La mezcla de Ivyane y parafina debería tener una velocidad de combustión más rápida, porque Ivyane tiene una mayor densidad de energía. Agregar ivyane a la parafina debería dar como resultado un mejor rendimiento en comparación con la adición de partículas de aluminio. Se pueden utilizar aditivos de hidrocarburos filtrados como ivyane para aumentar el rendimiento de los cohetes híbridos al mejorar la velocidad de combustión y reducir la fragmentación del combustible de parafina, lo que aumenta la eficacia de los cohetes híbridos y al mismo tiempo mantiene su seguridad inherente. Este enfoque podría hacer que la tecnología de cohetes híbridos sea rentable para una gama más amplia de aplicaciones espaciales.

El objetivo de este proyecto es demostrar la viabilidad de preparar mezclas de ivyane-parafina y caracterizar sus propiedades físicas y mecánicas. Este proyecto tiene los siguientes objetivos específicos:

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Estamos estudiando la arquitectura de la misión para el retorno de muestras a Marte. El objetivo es explorar soluciones arquitectónicas que devuelvan muestras a la Tierra con un solo lanzamiento a Marte. Examinaremos un módulo de aterrizaje de próxima generación que está desarrollando Space X corp. que es capaz de entregar una carga útil de 1 MT a la superficie de Marte como sistema de aterrizaje. Los elementos de la misión alunizada incluyen una pila de naves espaciales que consta de un vehículo de ascenso a Marte (MAV) y un vehículo de retorno a la Tierra (ERV) que en conjunto transportarán un recipiente de muestra desde Marte de regreso a la órbita terrestre. El MAV utilizará un cohete de propulsor químico de una o dos etapas para lograr la inyección transterrestre, donde colocará el ERV en ruta a la Tierra. El estudio considerará el intercambio entre la propulsión química y eléctrica para el ERV, y entre el envío del ERV en retorno directo a la Tierra versus el encuentro en la órbita de Marte. La carga útil del módulo de aterrizaje incluirá hardware de recolección de muestras, como un brazo, un taladro o un pequeño vehículo móvil. El embalaje del MAV/ERV y el hardware de recogida de muestras será un producto clave del estudio. El estudio examinará los siguientes elementos:

El producto final será un informe que detalle los resultados del análisis.

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Las rocas de la corteza terrestre contienen, en sus minerales, defectos no reconocidos anteriormente, que liberan portadores de carga electrónica cuando las rocas se someten a tensión mecánica. Estos portadores de carga son electrones defectuosos en la subred de aniones de oxígeno, O– en una matriz de O2–, conocidos como agujeros positivos. Estos portadores de carga tienen propiedades realmente sorprendentes. Pueden fluir fuera del volumen estresado y extenderse hacia las rocas no estresadas circundantes. Es importante para este proyecto el hecho de que la función de onda asociada con estos agujeros positivos parece estar altamente deslocalizada, lo que significa que cientos de sus vecinos O2 pierden parte de su densidad electrónica. Esto, a su vez, debe afectar la fuerza de enlace entre aniones y cationes y, por lo tanto, afectar muchas propiedades físicas fundamentales de las rocas, incluido su volumen y su resistencia mecánica. Se trata de un efecto de la mecánica cuántica, que tiene implicaciones teóricas y prácticas de gran alcance.

Hemos realizado tres conjuntos de experimentos utilizando ondas de ultrasonido de alta intensidad para activar portadores de carga de huecos positivos en un gabro, una roca típica de las profundidades de la corteza:

En los casos 1 y 2 hemos podido demostrar que el efecto existe y es mensurable. En particular, en el caso 2 hemos demostrado una disminución del orden del 10-15% en el módulo de flexión. En el caso 3 hemos recibido evidencia creíble de que el volumen de la roca aumenta. Se necesitan más experimentos para determinar la magnitud del efecto.Miembros del equipo:

Miembros estudiantiles del equipo:

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Las tecnologías de placas de micropocillos se utilizan habitualmente para bioensayos, química combinatoria y experimentos de cultivo celular y son formatos ideales para su uso como pequeñas cargas útiles de satélites. Sin embargo, no se pueden realizar investigaciones valiosas en ciencia espacial de manera efectiva sin mejoras significativas en nuestra capacidad para entregar, eliminar y medir gases en estos formatos. Las complicaciones que surgen de las variaciones atmosféricas de las naves espaciales y la acumulación y agotamiento de gases en soluciones a microescala pueden enmascarar interacciones sutiles que son fundamentales para lograr los objetivos científicos de la microgravedad. Este trabajo evaluará la viabilidad de desarrollar una placa de micropocillos sellada con un sistema de control microatmosférico. Dicha tecnología permitiría una amplia gama de investigaciones fundamentales en biología sintética espacial, biología espacial fundamental y astrobiología, generando en última instancia el conocimiento necesario para diseñar una gama potencialmente amplia de aplicaciones de biotecnología espacial.

En microgravedad, donde la mezcla impulsada por la flotabilidad es mínima, la acumulación de dióxido de carbono en soluciones que contienen bacterias puede afectar negativamente a las tasas de crecimiento y enmascarar efectos más sutiles. Del mismo modo, el suministro de oxígeno y la eliminación de subproductos metabólicos en el fondo de un micropocillo en microgravedad es difícil de lograr y aún más difícil de medir. El gas que se acumula y no se elimina sobresaturará el medio de crecimiento y formará burbujas que provocarán interferencias con los instrumentos de detección y análisis. Además, es importante el control de los niveles de humedad en un micropocillo. Lo que se necesita es una placa de micropocillos estándar que esté sellada con un cubreobjetos transparente y que tenga la capacidad de controlar, mezclar y medir las concentraciones de gas dentro de los micropocillos. Este trabajo demostrará la viabilidad de dos aspectos clave del sistema. Estos incluyen la demostración de la capacidad de medir gases a nanoescala en el fondo de un micropocillo y un estudio de los beneficios de cultivar un cultivo microbiano en un micropocillo sellado con una microatmósfera controlada.

El trabajo hasta la fecha incluye un estudio de diseño preliminar de un sistema microatmosférico que incluye una evaluación de ingeniería de un sistema de microfluidos de placa de micropocillos, un estudio de posibles sistemas de sensores y posibles adsorbentes. El sistema incorpora una nueva clase de nanosensores para medir concentraciones de gas por encima de un medio de crecimiento, adsorbentes en fase gaseosa como depósitos de gas y actuadores de control de presión parcial, y microbombas y válvulas para hacer circular los gases y asegurar una buena mezcla. La tecnología proporcionará un método para evaluar y controlar la variación atmosférica y la mezcla a nanoescala en cargas útiles biológicas o no biológicas.

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Este estudio investiga los requisitos técnicos y las posibles soluciones para unidades de procesamiento de energía de alto voltaje miniaturizadas con el objetivo de habilitar propulsores de propulsión eléctrica microfluídica (MEP) para cubesats y misiones grandes.

Para la evolución a largo plazo de los propulsores de propulsión eléctrica, las unidades de procesamiento de energía deben reducir significativamente la masa, el volumen y las propiedades térmicas. Esto permitirá el uso de estos propulsores desde satélites de tamaño micro hasta pico, y permitirá misiones de larga duración. Habilitar la tecnología de propulsor aumentará las capacidades de la misión que requieren maniobras orbitales que incluyen control de actitud, giro, cambios de inclinación orbital, salida de órbita, transferencias orbitales, vuelos en enjambre y en formación.

El estudio se centra en el espacio comercial para desarrollar los requisitos clave de rendimiento (KPR) para las unidades de procesamiento de energía y los evalúa con respecto al estado actual del arte para determinar su viabilidad técnica. Los temas investigados incluyen:

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Dado que los satélites pequeños se consideran cada vez más para experimentos espaciales de bajo costo más allá de la órbita terrestre baja (LEO), se debe desarrollar un medio para controlar las temperaturas excesivas a bordo para órbitas de alta exposición al sol. Un satélite de tres cubos, cubierto en sus cuatro lados por paneles solares montados en su cuerpo, con radios en un extremo y un mecanismo de desorbitación en el otro, ofrece poca superficie para ubicar radiadores térmicos, lo que sería ineficaz en cualquier caso porque El sistema de orientación magnética pasiva del satélite no puede garantizar que estén de espaldas al sol.

En este proyecto modelamos, desarrollamos y probamos una versión de laboratorio de un medio para disipar eléctricamente el exceso de energía térmica de nanosatélites de 3 cubos (y más grandes). El mecanismo de desorbitación de “nanokita” autodesplegable demostrado en el nanosatélite de exposición orgánica/organismo a tensiones orbitales (O/OREOS) se utilizó para soportar un calentador eléctrico resistivo de película delgada. El exceso de energía eléctrica de los paneles solares, que normalmente conduce a una recombinación de huecos de electrones que calienta los paneles y el satélite subyacente, podría dirigirse a un calentador externo de este tipo, que en este caso estaba separado del cuerpo principal del satélite a unos 20 cm y de espaldas a la carga útil y al autobús. Este mecanismo de disipación térmica puede agregar un control térmico muy necesario sin partes móviles, unos pocos gramos de masa agregada y unos pocos cm3 de volumen agregado.

Los productos de este proyecto incluyen un modelo térmico, un prototipo de laboratorio y resultados documentados.

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Actualmente, el sustento de la vida humana en el espacio depende de medios químicos y físicos reabastecidos desde la Tierra. Las misiones espaciales tripuladas remotas de mayor duración en el futuro requerirán sistemas de soporte vital ligeros y regenerativos capaces de reciclar carbono, nitrógeno, fósforo y oligoelementos de forma independiente en sistemas de circuito cerrado. En la Tierra, la vida humana depende de una amplia diversidad de comunidades microbianas perfectamente adaptadas para desempeñar estas y muchas otras funciones críticas, incluida la producción de alimentos, combustibles y productos farmacéuticos esenciales para el bienestar humano.

En el espacio, apenas estamos comenzando a explorar los medios para transportar y optimizar estas funciones de soporte microbiano interconectadas. Los sistemas microbianos enfrentarán desafíos en el espacio similares a los humanos (microgravedad, tolerancia a la radiación), además de fenómenos de intercambio de materiales a microescala y con un número de Reynolds bajo; estos requerirán evaluación, desarrollo, adaptación y optimización sistemáticas para diversas aplicaciones. Para permitir un programa de investigación que aborde todos estos factores, se requiere una plataforma que sea confiable, lista para volar y diseñada específicamente para optimizar el crecimiento, el monitoreo y la regulación del ecosistema microbiano en el espacio. Idealmente, esta plataforma debería diseñarse con suficiente flexibilidad para servir como una plataforma estándar para fines de aplicaciones tanto experimentales como funcionales.

Con estos objetivos en mente, hemos desarrollado la plataforma Surface Attached Bioreactor (SABR). SABR utiliza fenómenos interfaciales para impulsar el transporte de masas, lo que permite su funcionamiento independientemente de las fuerzas gravitacionales e inerciales, lo que lo convierte en una combinación perfecta para aplicaciones extraterrestres. Además, la reducción significativa de agua y de la masa general del sistema lograda por SABR lo hace ideal para misiones espaciales para las cuales la masa es una preocupación importante debido a los requisitos de lanzamiento de combustible.

Hasta la fecha, SABR ha superado los siguientes hitos:

SABR se puede utilizar para una amplia variedad de sistemas de cultivo mixto o de tipo celular único. También se puede utilizar tanto con sistemas fotosintéticos (irradiancia artificial o solar) como no fotosintéticos. La plataforma se puede ajustar para cultivar y recolectar células, o para mantener células y recolectar productos metabólicos mediante una función de diseño de recolección pasiva.

El proyecto SABR es una colaboración entre el Centro de Investigación Ames de la NASA, el Laboratorio de Ecología y Biología de Sistemas en la Rama de Exobiología y el Laboratorio de Energía Solar y Biocombustibles en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Texas en Austin. El proyecto se beneficia al aprovechar los 25 años de experiencia de la NASA en la elucidación y manipulación de las rutas microbianas del ciclo del carbono y el nitrógeno, incluida la colaboración actual financiada por el Departamento de Energía con colegas de los Laboratorios Nacionales Lawrence Livermore y Stanford sobre la producción de biohidrógeno.

El prototipo de la fase 1 y las características de rendimiento biológico llevaron al proyecto SABR a recibir financiación adicional a través de la oficina de OCT para incorporar capacidades mejoradas de imágenes y monitoreo. Las futuras mejoras de la plataforma para aplicaciones objetivo se construirán utilizando comunidades microbianas diseñadas específicamente para análisis de matrices de transcriptomas en el espacio, coordinando la señalización genética con el rendimiento funcional para el desarrollo de modelos y pronósticos para la confiabilidad en operaciones a largo plazo.

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Las mejoras tecnológicas en los sensores disponibles para la NASA tienen un impacto transversal significativo para una serie de instrumentos de la NASA que miden en una amplia gama del espectro electromagnético. Las mejoras en el rendimiento del detector provocarían un cambio significativo en la capacidad. El fotodiodo de avalancha (APD) comúnmente utilizado aumenta el nivel de señal de la potencia óptica de entrada. Sin embargo, el exceso de ruido de alta avalancha y la extrema sensibilidad al voltaje de polarización hacen que sea muy difícil lograr una alta ganancia o uniformidad de ganancia en una matriz de plano focal 2-D APD, y mucho menos el tiempo de recuperación Geiger. El PCIC es una tecnología habilitadora que potencialmente proporciona una mayor sensibilidad del detector en una amplia gama de entornos térmicos y de radiación.

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La exposición a la radiación es un problema grave en la exploración espacial tripulada. El impacto de la radiación en los equipos electrónicos y otras cargas útiles también es una gran preocupación. La base de conocimientos en estas áreas generalmente se desarrolla a partir de esfuerzos de modelado y pruebas en tierra. Por regla general, no existe un seguimiento in situ de diversas radiaciones y sus niveles de energía, ya que el equipo necesario para la medición es voluminoso, caro y requiere una formación especial para su funcionamiento.

El objetivo de este proyecto es desarrollar un chip del tamaño de un sello postal para detectar fuentes de radiación (alfa, gamma, rayos X, protones, etc.) y sus niveles de energía, como una nariz de radiación (r-nose). Este sistema utilizará un chip semiconductor de óxido metálico complementario (CMOS) de silicio convencional, excepto que el dieléctrico de dióxido de silicio será reemplazado por un dieléctrico líquido.

Algunos líquidos reaccionan a la exposición a la radiación con un cambio en la estructura molecular, lo que provoca un cambio en propiedades como la constante dieléctrica y la polarización. Inspirándonos en tal capacidad de respuesta de los líquidos, proponemos construir un transistor con un líquido sensible a la radiación como dieléctrico de puerta que reemplace la capa de puerta de óxido convencional. Las características de voltaje actual del transistor dieléctrico de puerta líquida cambiarían al exponerse a cualquier tipo de radiación. Se pueden utilizar diferentes tipos de líquidos que interactúan específicamente con diversas radiaciones objetivo en una serie de transistores que sirven como punta de radiación para discriminar diferentes fuentes de radiación. Además, la fluidez del líquido facilita el intercambio del líquido dañado por líquido nuevo después de un tiempo, lo que permite un sensor reutilizable.

La selección del dieléctrico de compuerta en estado líquido es importante para un rendimiento aceptable del dispositivo, y la elección debe satisfacer los siguientes requisitos: propiedades aislantes, constante dieléctrica adecuada, rigidez dieléctrica, estabilidad térmica, alta pureza, baja absorción de humedad, baja viscosidad y capacidad de respuesta a radiación. El producto de este proyecto es un chip sensor de radiación y resultados de pruebas de radiación gamma.

La disponibilidad de vigilancia in situ o in situ de diversas radiaciones en tiempo real permitiría vuelos tripulados de larga duración más seguros. Actualmente dicho seguimiento no es posible debido a la falta de tecnología.

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NASA ARC y el Instituto J. Craig Venter (JCVI) están colaborando para investigar el desarrollo de sistemas bioelectroquímicos (BES) avanzados para sustentar la vida humana en el espacio. Los BES utilizan microorganismos específicamente adaptados que pueden generar energía eléctrica durante el metabolismo de los sustratos (Microbial Fuel Cell - MFC) o, por el contrario, pueden utilizar corriente eléctrica para "impulsar" el metabolismo microbiano para la producción de productos (Reverse MFC). Los BES poseen numerosas ventajas para las misiones espaciales, incluido el procesamiento rápido, la formación reducida de biomasa y la eficiencia energética. Además, el uso de técnicas avanzadas de biología sintética ofrece la posibilidad de modificar genéticamente microorganismos para aumentar aún más la capacidad y el rendimiento del sistema.

El objetivo inicial de este trabajo era examinar la infusión de tecnología de BES para el tratamiento de aguas residuales y otras funciones de soporte de la vida humana. Tareas incluidas:

Este trabajo generó financiación adicional de la Oficina del Tecnólogo Jefe de la NASA para continuar y ampliar las colaboraciones con el Instituto J. Craig Venter y la Universidad de Stanford para examinar el potencial de integrar un MFC inverso para convertir el dióxido de carbono metabólico humano en metano y agua para la revitalización del aire. y recuperación de recursos. Este trabajo se está realizando dentro del programa de biología sintética espacial del Centro de Investigación Ames de la NASA. El proyecto se centra en definir escenarios óptimos de integración de procesos y dará como resultado el desarrollo de un hardware de reactor BES único y un organismo genéticamente modificado diseñado para una conversión óptima de dióxido de carbono. Los esfuerzos adicionales incluyen el desarrollo de conceptos de diseño de BES basados ​​en el espacio, análisis de integración, aumento de la eficiencia del sistema e investigación de aplicaciones BES adicionales. Estos esfuerzos combinados aprovecharán la experiencia de la NASA en el tratamiento de aguas residuales y la revitalización del aire en el espacio con biología sintética avanzada y la investigación y el desarrollo de BES en el Instituto J. Craig Venter y la Universidad de Stanford para impulsar significativamente el desarrollo de la tecnología BES tanto para misiones espaciales como para aplicaciones terrestres.

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Problema Las misiones humanas fuera de la órbita terrestre baja requerirán la síntesis de materiales in situ para reducir los requisitos de masa. Además, es probable que cualquier misión a largo plazo encuentre problemas inesperados que requieran herramientas o materiales que no se incluyeron en la planificación de la misión.

Estado actual Actualmente, si se utilizan organismos modificados genéticamente en el espacio, la ingeniería molecular se realiza antes del lanzamiento. La resolución de problemas en las misiones depende de los materiales y capacidades que se llevan a cabo en la misión. Lo más probable es que se lleven productos al espacio en lugar de capacidad de síntesis.

Solución La biología sintética es el diseño y construcción de nuevas funciones y sistemas biológicos que no se encuentran en la naturaleza. Solo piensa….

Se pueden utilizar herramientas biológicas para sintetizar muchos materiales en el sitio según sean necesarios, lo que reduce el peso de la misión y los requisitos de almacenamiento de materiales inestables.

El ADN puede transportar enormes cantidades de información y capacidades funcionales en un formato extremadamente ligero. Se podrían utilizar herramientas simples de biología molecular para crear nuevas herramientas en el sitio, durante una misión, utilizando recetas desarrolladas en la Tierra en respuesta a necesidades inesperadas de la misión.

lo que imaginamos Un kit de 5 kilogramos podría reemplazar cientos de kilogramos de materiales en una misión a largo plazo. El suministro in situ de materiales inestables podría reducir el peso y la complejidad de los requisitos de almacenamiento de la misión. Una capacidad similar a la del Apolo 13 para responder a problemas desconocidos podría marcar la diferencia entre el éxito y el fracaso en una misión donde el reabastecimiento oportuno es imposible.

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El sistema de material de protección térmica (TPS) es la barrera que protege al vehículo espacial del calentamiento atmosférico de entrada. Woven TPS es un concepto que aprovecha la tecnología de tejido madura que ha evolucionado desde la industria textil para diseñar TPS con rendimiento adaptable al variar la composición y las propiedades de un material mediante la colocación controlada de fibras dentro de una estructura tejida. El TPS tejido resultante se puede diseñar para funcionar de manera óptima en una amplia gama de entornos aerotérmicos que abarcan las necesidades futuras de las misiones de la NASA.

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Oficina Ames del Científico Jefe (OCS)

OTP

Dirección de Misión de Tecnología Espacial

Centro de investigación Ames