โครงการขนส่งอวกาศขั้นสูง (ASTP) เป็น โครงการ ของ NASAที่มุ่งพัฒนาเทคโนโลยีระบบขนส่ง อวกาศในปัจจุบัน และคิดค้นเทคโนโลยีใหม่ๆ ผ่านการ วิจัย อย่างเข้มข้น ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อให้สภาพ แวดล้อม ในอวกาศ มีความเสถียรมากขึ้น ในอีกหลายทศวรรษข้างหน้า ความพยายามอย่างเข้มข้นนี้มีเป้าหมายเพื่อเร่งความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี^{[ 1 ]}

โครงการขนส่งอวกาศขั้นสูงที่ศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลล์ ซึ่งเป็นโครงการ เทคโนโลยีหลักของ NASA สำหรับการขนส่งอวกาศทั้งหมด กำลังพัฒนาเทคโนโลยีที่เพิ่มความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของการขนส่งอวกาศอย่างมาก รวมถึงลดต้นทุน ปัจจุบัน การนำน้ำหนักบรรทุก 1 ปอนด์ขึ้นสู่วงโคจรโลก มีค่า ใช้จ่าย 10,000 ดอลลาร์ เป้าหมายของ NASA คือการลดต้นทุนการเดินทางไปอวกาศให้เหลือเพียงหลายร้อยดอลลาร์ต่อปอนด์ภายใน 25 ปี และหลายสิบดอลลาร์ต่อปอนด์ภายใน 40 ปี^{[ 2 ]}

ต้นทุนการขนส่งอวกาศที่สูงประกอบกับความไม่น่าเชื่อถือในปัจจุบันทำให้การเข้าถึงอวกาศเป็นสภาพแวดล้อมในชีวิตประจำวันเป็นไปได้ยาก เมื่อการขนส่งอวกาศมีความปลอดภัยและราคาไม่แพงสำหรับคนทั่วไป โอกาสและความเป็นไปได้มากมายก็จะเกิดขึ้นได้ วิสัยทัศน์นี้ได้รับแรงบันดาลใจจากความเป็นไปได้ต่างๆ เช่น การอยู่อาศัยและการทำงานในอวกาศ การสำรวจโลกใหม่ และการพักผ่อนนอกโลก ในบริบทที่คล้ายคลึงกัน โอกาสทางธุรกิจและความบันเทิงก็จะเพิ่มขึ้นหลายเท่า^{[ 2 ]}

นอกจากนี้ นักวิจัยที่ศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลล์กำลังพัฒนาเทคโนโลยีอย่างตั้งใจตั้งแต่เครื่องยนต์ธรรมดาไปจนถึงระบบขับเคลื่อนที่แปลกใหม่เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ข้างต้นทั้งหมด^{[ 2 ]}

จุดเน้นหลักของโครงการคือเทคโนโลยีสำหรับยานปล่อยจรวดแบบใช้ซ้ำได้ รุ่นที่สาม (RLV) ภายในกรอบเวลาปฏิบัติการในปี 2025 ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนเหลือ 100 ดอลลาร์ต่อปอนด์ เทคโนโลยีขั้นสูงเหล่านี้ถือเป็นก้าวต่อไปจาก เครื่องบินสาธิต X-33และX-34 ของ NASA และจะทำให้การขนส่งอวกาศใกล้เคียงกับรูปแบบการดำเนินงานของสายการบินมากขึ้น ด้วยการขึ้นและลงจอด ในแนวนอน เวลาในการเปลี่ยนเครื่อง ที่ รวดเร็วและทีมสนับสนุนภาคพื้นดิน ขนาดเล็ก ^{[ 1 ] [ 2 ]}

ยานปล่อยจรวดรุ่นที่สาม — นอกเหนือจากกระสวยอวกาศและเครื่องบิน "X" — มีจุดประสงค์เพื่อใช้เทคโนโลยีล้ำสมัยต่างๆ เช่นเชื้อเพลิง ขั้นสูง ที่บรรจุพลังงานได้มากขึ้นในถัง ขนาดเล็กกว่า ส่งผลให้ยานปล่อยจรวด มีขนาดเล็กลง ระบบป้องกันความร้อนขั้นสูงก็จำเป็นสำหรับยานปล่อยจรวดในอนาคตเช่นกัน เนื่องจากยานเหล่านี้จะบินผ่านชั้นบรรยากาศได้เร็วขึ้น ส่งผลให้โครงสร้างร้อนขึ้นมากกว่ายานในปัจจุบัน^{[ 2 ]}

เทคโนโลยีเกิดใหม่อีกอย่างหนึ่งคือ ระบบจัดการสุขภาพยานพาหนะอัจฉริยะ ซึ่งอาจช่วยให้ยานปล่อยสามารถกำหนดสุขภาพของตนเองได้โดยไม่ต้องมีการตรวจสอบจากมนุษย์ เซ็นเซอร์ที่ฝังอยู่ในยานสามารถส่งสัญญาณเพื่อตรวจสอบว่าเกิดความเสียหายใด ๆ ระหว่างการบินหรือไม่ เมื่อลงจอดแล้ว คอมพิวเตอร์บนยานสามารถดาวน์โหลดสถานะสุขภาพของยานไปยังคอมพิวเตอร์แล็ปท็อปของเจ้าหน้าที่ควบคุมภาคพื้นดิน แนะนำจุดบำรุงรักษาเฉพาะ หรือแจ้งให้สถานที่ปล่อยทราบว่าพร้อมสำหรับการปล่อยครั้งต่อไปแล้ว^{[ 2 ]}

โครงการขนส่งอวกาศขั้นสูงกำลังพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับเครื่องยนต์จรวดที่ใช้ลมหายใจจากอากาศ ซึ่งอาจช่วยให้การขนส่งอวกาศในอนาคตเป็นไปในลักษณะเดียวกับการเดินทางทางอากาศในปัจจุบัน ในช่วงปลายปี 1996 ศูนย์มาร์แชลล์ได้เริ่มทดสอบเครื่องยนต์จรวดล้ำสมัยเหล่านี้ ยานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ที่ "หายใจ" ด้วยออกซิเจนจากอากาศ จะสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์ ขึ้นบินและลงจอดบนรันเวย์สนามบิน และพร้อมที่จะบินอีกครั้งภายในไม่กี่วัน

เครื่องยนต์แบบใช้ลมหายใจ – หรือเครื่องยนต์แบบผสมผสานที่ใช้จรวดเป็นฐาน – ได้รับพลังงานเริ่มต้นจากจรวดที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ เรียกว่าจรวดเสริมอากาศ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพประมาณ 15 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับจรวดทั่วไป เมื่อความเร็วของยานถึงสองเท่าของความเร็วเสียง จรวดจะหยุดทำงาน และเครื่องยนต์จะใช้เพียงออกซิเจนในชั้นบรรยากาศในการเผาไหม้เชื้อเพลิง เมื่อความเร็วของยานเพิ่มขึ้นถึงประมาณ 10 เท่าของความเร็วเสียง เครื่องยนต์จะเปลี่ยนไปใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยจรวดแบบดั้งเดิมเพื่อส่งยานขึ้นสู่วงโคจร การทดสอบเครื่องยนต์ยังคงดำเนินต่อไปที่ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ประยุกต์ทั่วไปบนเกาะลองไอส์แลนด์ รัฐนิวยอร์ก

นอกจากระบบขับเคลื่อนด้วยการหายใจอากาศแล้ว ยังมีเทคโนโลยีอื่นๆ เช่นการลอยตัวด้วยแม่เหล็กโครงสร้างตัวเครื่องบินแบบบูรณาการสูงที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้ระหว่างบิน และระบบจัดการสุขภาพยานพาหนะอัจฉริยะ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่กำลังพิจารณาสำหรับ RLV รุ่นที่สาม^{[ 1 ]}

ASTP กำลังตรวจสอบเทคโนโลยีสำหรับยานปล่อยจรวดแบบใช้ซ้ำได้รุ่นที่สี่ซึ่งอาจใช้งานได้ภายในปี 2040 เป้าหมายคือการทำให้การเดินทางในอวกาศปลอดภัยขึ้น 20,000 เท่าและราคาถูกลง 1,000 เท่า เมื่อเทียบกับระบบในปัจจุบันการเดินทางในอวกาศ สำหรับผู้โดยสารเป็นประจำนั้น คาดว่าจะเกิดขึ้นบนยานปล่อยจรวดแบบใช้ซ้ำได้รุ่นที่สี่นี้^{[ 1 ]}

เมื่อการเข้าถึงอวกาศดีขึ้นและกลายเป็นเรื่องปกติ จะทำให้ตลาดใหม่ๆ เปิดกว้างขึ้น ซึ่งรวมถึงการท่องเที่ยวเชิงผจญภัยและการเดินทางในอวกาศ ตลอดจนนิคมอุตสาหกรรมในอวกาศ ประโยชน์อื่นๆ ต่อการค้าและประชากรโลก ได้แก่ พลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่ส่งจากอวกาศมายังโลก โรงพยาบาลในอวกาศสำหรับการรักษาอาการปวดเรื้อรังและความพิการ การขุดแร่ที่มีมูลค่าสูงจากดาวเคราะห์น้อย และระบบจัดส่งพัสดุด่วนทั่วโลกภายในสองชั่วโมง^{[ 1 ]}

ASTP กำลังพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อลดเวลาเดินทางและลดน้ำหนักของระบบขับเคลื่อนที่จำเป็นสำหรับภารกิจสำรวจดาวเคราะห์ ซึ่งรวมถึงภารกิจที่มีความเสี่ยงสูงกว่าไปยังขอบระบบสุริยะและไกลออกไป เทคโนโลยีบางส่วนที่อยู่ระหว่างการพัฒนาเพื่อให้บรรลุเป้าหมายเหล่านี้ ได้แก่สายยึดไฟฟ้าไดนามิกใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ระบบช่วยด้วยอากาศและระบบขับเคลื่อนไฟฟ้ากำลังสูง (เครื่องขับดันไอออน) ซึ่งเป็นเพียงส่วนหนึ่งของเทคโนโลยีที่กำลังพัฒนาเพื่อให้บรรลุเป้าหมาย^{[ 1 ]}

ASTP ยังดำเนินการวิจัยพื้นฐาน เกี่ยวกับ วิทยาศาสตร์และวิศวกรรม สมัยใหม่ ที่ล้ำสมัยรวมถึงการแตกตัวการรวมตัวและการ ขับเคลื่อน ด้วยปฏิสสาร ตลอดจน ทฤษฎี ฟิสิกส์ ที่ก้าวล้ำ ซึ่งอาจทำให้เกิดแรงผลักดันต่อต้านกาลอวกาศและการเดินทางที่เร็วกว่าแสงได้^{[ 1 ]}

ASTP เป็นผู้นำทีมของศูนย์ NASA หน่วยงานรัฐบาลสหรัฐฯ อุตสาหกรรม และสถาบันการศึกษาที่มุ่งเน้นผลิตภัณฑ์และการพัฒนาเทคโนโลยีการขับเคลื่อนและ ยานพาหนะที่หลากหลาย การพัฒนาเทคโนโลยีมุ่งเน้นในด้านการขนส่งความเร็วเหนือเสียงการเดินทางนอกวงโคจรต่ำของโลกและการวิจัยแนวคิดขั้นสูง ^{[ 1 ]}

• แผนกวิทยาศาสตร์ของห้องปฏิบัติการไอพ่นขับเคลื่อน
• การสำรวจดาวอังคาร
• รถสำรวจดาวอังคาร
• การสำรวจดาวเคราะห์