1 简介:长期太空居住将需要在先进制造、热控制和生命支持过程方面进行变革性改进[1][2][3]。先进制造工艺包括金属和金属合金的增材制造、软物质、金属的定向能量沉积和晶体生产等[4]。热控制过程包括管理电子设备、太空核反应堆、电池和生命支持系统的热量释放。这些过程对于国际空间站、月球表面的居住地以及涉及美国宇航局科学任务理事会 (SMD) 和人类探索的所有太空计划都很重要[5]。由于对部署在轨道上或月球表面的硬件和空间模块的访问有限,系统的设计和开发几乎没有或根本没有误差余地。迭代之间的时间需要结合基于合理理论模型或机器学习算法的模拟。随着太空计划越来越深入太阳系,预先了解材料和系统的行为变得越来越重要。了解系统行为(尤其是在太空极端环境下的行为)对于充分利用项目预算、最大程度降低人员伤亡风险以及推动未来几代人的进步必不可少。正确设计和控制这些过程和系统需要准确了解系统参数和材料热物理特性,以便进行模拟并最终设计和开发实际系统。对热物理和化学特性的理解被纳入过程算法中,从而实现操作优化,并最大程度减少为太空栖息地开发的宝贵能源的重复使用。这种理解的基础在于准确确定热物理特性。关键的热物理特性是与流体过程有关的特性,例如密度、粘度、表面张力和弹性。其他重要的热物理特性包括热导率和质量传递特性,例如扩散系数。
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2。内存需求的增长将超过全球硅的供应,为新的新内存和存储解决方案提供了机会。年度投资需求:在这十年中,$ 7.5亿美元,以开发新兴的记忆/记忆织物,以> 10-100x密度和能源效率提高记忆层次结构。发现具有> 100倍存储密度功能的新存储系统和存储技术。
2. 内存需求的增长将超过全球硅片供应,为全新的内存和存储解决方案带来机遇。年度投资需求:未来十年内每年 7.5 亿美元,用于开发密度 >10-100 倍且能效提高的新兴内存/内存结构,使内存层次结构的每个级别都更具能效。探索存储密度 >100 倍的新型存储系统和存储技术。
考虑国家科学基金会针对NSF的建议,如果调查是有抱负,鼓舞人心和变革性的,则该调查将是最有效的。际调查应评估当前的NSF设施和个人调查员授予这些优先事项的投资组合,以及在Astro2020调查中考虑的当前计划和新设施如何使行星科学的优先事项受益。该研究可能建议对NSF的设施组合进行更改,包括发起撤资行动,因为它认为必须提高科学并优化当前和未来设施的价值。decadal调查指导委员会被鼓励对NSF扩大合作伙伴关系的机会发表评论,无论是私人,机构间还是国际。国家航空航天管理局建议该报告应反映NASA对飞行任务调查的法定责任。强烈鼓励委员会遵守以下准则,因为他们起草了报告的NASA实施部分的主要组成部分:
在南美洲长达 1500 公里、泥质丰富的圭亚那海岸,在亚马逊河和奥里诺科河这两条大河的河口之间,汇入众多小河流,流入潮湿的热带/赤道圭亚那地盾。这些河口的地貌发展反映了水流量、河流沉积物负荷和亚马逊衍生的泥滩沿岸迁移与河岸间区域交替之间的相互作用。横跨法属圭亚那-苏里南边界的马罗尼河河口显示出先进的河口填充和地貌发展,其特点是西侧(下流)由众多最近的切尼尔河组成,东侧(上流)由古老的(> 2000 年前)切尼尔河包围。对这个 chenier 边界海滩进行的多年代分析表明,尽管存在显著的十年到亚十年变化,但总体净流动性很小。总体稳定性反映了马罗尼河的沙子供应转向下游海岸,以及更东边较小的马纳河的沙子供应有限,而马纳河的南岸与这个海滩相邻。海滩多年代流动性的变化反映了沿岸迁移的堤坝(强波浪消散,有限的海滩流动性)和堤坝间区域(有限的波浪消散,更大的海滩流动性)对波浪的影响,通过当前堤坝阶段离岸和近岸波浪的比较可以突出这一点。2011 年至 2017 年海滩的侵蚀与 2011 年泥浆进积封闭马纳河口以及河口向东迁移数公里的情况相吻合。海滩的形态动力学和短期预算波动与以下因素有关:(1) 与相邻浅滩面上的强潮汐流引起的河口沙丘的相互作用,(2) 马罗尼河道的影响,以及 (3) 海滩东部岸边泥滩前缘的快速侵蚀。因此,海滩形态动力学和演化突出了嵌入的影响水平:马罗尼河在当地范围内,以及影响圭亚那海岸的区域范围内向西的净泥沙输送系统和河岸及河岸间交替。最近的侵蚀减少了可用于休闲和海龟筑巢的海滩空间,对当地社区构成了威胁。
*以科学技术政策办公室为首的政府机构应高度重视促进材料研究利益相关者之间的沟通,支持跨学科研究,开发大学、私营企业(包括初创企业)和国家实验室之间更自由的互动模式。白宫科学技术政策办公室应在奖项的开发方面发挥领导作用,使不同的资助机构能够在需要时共同努力,促进大学和行业研究人员之间的合作。国家科学基金会应建立一种新型中心,使学生、教师、工业科学家和工程师能够并肩工作,并激励他们并肩工作。这种从发现到转化的材料研究中心 (DTMRC) 将创造一个独特的学习和研究环境。这项工作应得到国家科学基金会多个理事会的支持,并应持续至少十年。综合计算材料科学和材料工程方法已经取得了显著进展。