Запуск оборудования в космос — это дорогое дело: стоит 10 000 долларов (6300 фунтов), чтобы вывести каждые 0,45 кг (1 фунт) материала на орбиту. Поэтому сделать вещи меньше и легче — это естественный путь к снижению стоимости запуска космического корабля. Поэтому неудивительно, что принципы нанотехнологий - и потенциал уменьшения массы и размеров космических аппаратов и полезных нагрузок — фокусируют умы космических инженеров. Он предполагает обменять сегодня многотонный космический корабль на корабль размером с обувную коробку, весящий всего 2-5 кг, но при этом соответствующий всем возможностям современных бегемотов. Сделав свой первый шаг в направлении наноразмерных приборов, Nasa разработала датчик для Международной космической станции (МКС), который использует нанотехнологии, размером с почтовую марку и способным обнаруживать токсины в воздухе. В 2009 году он был ненадолго выведен в космос для испытаний и сейчас готов к развертыванию. Скорее всего, он будет включен в сменный корабль космического челнока Nasa и может быть использован в будущем марсоходе для отбора образцов инопланетной атмосферы. Датчик также может быть модифицирован для отбора проб жидкости. В настоящее время образцы крови и мочи астронавтов должны быть возвращены на наземный контроль в Хьюстоне и проверены в крупных лабораториях на предмет заболеваний, инфекций и общего состояния здоровья. Нано-датчики на борту МКС могут обеспечивать мгновенный анализ и диагностику. Если миссии пилотируемого Марса когда-либо станут реальностью, такие возможности будут жизненно важны. Европейское космическое агентство (Esa) также изучает потенциал нанотехнологий.
«Кажется, что нет предела потенциальному применению нанотехнологий для космических применений. Практически все технические области, охватываемые космическими исследованиями и разработками, могли бы извлечь выгоду из этих новых технологий», - говорит Лоран Маршан, руководитель отдела компонентов в Европейской космической службе исследований и технологий Esa. Наноинженерия может производить поверхности, которые регулируют температуру космического корабля более эффективно, чем материалы, используемые сегодня. Он также может генерировать более эффективные солнечные элементы, делая большие панели избыточными. Этим летом Esa проведет свое восьмое двухгодичное совещание, чтобы оценить технологическую готовность различных микро- и нанотехнологий. Темы обсуждения будут включать возможное использование нанотехнологии, как проверить ее надежность в космосе, а также текущую стратегию развития таких систем для космоса. В то время как изготовление меньших компонентов является очевидным способом снизить массу и энергопотребление обычного космического корабля, нанотехнологии предлагают гораздо больший потенциал, чем этот. Они натолкнулись на две идеи.
Первым был легкий скафандр, который был более гибким, чем нынешняя одежда. Он будет состоять из трех слоев и будет подходящим для длительного изучения Луны или Марса. Однако, будучи более тонким, вероятность повреждения была бы выше, поэтому Мавроидис исследовал, как заставить его восстанавливаться, используя самоорганизующиеся наночастицы, удерживаемые внутри слоев костюма. Наноединицы будут основаны на белках и могут свободно перемещаться по слоям костюма. В случае нарушения они будут разливаться, прикрепляясь друг к другу и наводя мосты через повреждения. Они могли даже нести срочные лекарства, чтобы немедленно лечить любую рану, которую космонавт мог получить.
Второй идеей команды была «паутина» из волосяных трубок, которые могли быть развернуты на больших участках поверхности планеты. Внутри трубок будет армия наносенсоров, которые могут измерять температуру и состав поверхности. Каждая паутина простирается на десяток километров и способна детально воспринимать планетарную среду.В самом космосе миссии, основанные на нанотехнологиях, имеют большие перспективы. Вместо космического корабля общего назначения сотни или даже тысячи идентичных космических аппаратов размером с микрочип могут быть развернуты для выполнения весьма специфических задач. Используя финансирование Европейской исследовательской комиссии, Колин Макиннес, профессор инженерных наук, Университет Стратклайда, Шотландия, в настоящее время изучает такие миссии. Такие наноразмеры будут настолько малы, что любое гравитационное притяжение к Земле будет легко подавлено другими силами, такими как давление солнечного света и незначительное сопротивление самой высокой атмосферы Земли.
Это означает, что наносату было бы намного легче избежать гравитационного притяжения Земли, открывая новые возможности для движения.Часть исследования Макиннеса состоит в том, чтобы найти естественные пути в космосе, в которые могли бы проникнуть такие наносасаты. После определения их можно будет использовать для будущих миссий , позволяя крошечному космическому кораблю дрейфовать, подобно пуху одуванчика, через солнечную систему.