Uma inovadora vela solar de fissão financiada pela NASA pode levar a ciência a novos destinos emocionantes

As velas solares dispersas, mostradas nesta ilustração conceitual, podem permitir missões para lugares de difícil acesso, como órbitas acima dos pólos do sol. Crédito: Mackenzie Martin

Como[{” attribute=””>NASA’s exploration continues to push boundaries, a new solar sail concept has been selected by the agency for development toward a demonstration mission that could carry science to new destinations.

The Diffractive Solar Sailing project was selected for Phase III study under the NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) program. Phase III aims to strategically transition NIAC concepts with the greatest potential impact for NASA, other government agencies, or commercial partners.

“As we venture farther out into the cosmos than ever before, we’ll need innovative, cutting-edge technologies to drive our missions,” said NASA Administrator Bill Nelson. “The NASA Innovative Advanced Concepts program helps to unlock visionary ideas – like novel solar sails – and bring them closer to reality.”

Just like a sailboat using wind to cross the ocean, solar sails use the pressure exerted by sunlight to propel a craft through space. Existing reflective solar sail designs are usually very large and very thin, and they are limited by the direction of the sunlight, forcing tradeoffs between power and navigation. Diffractive lightsails would use small gratings embedded in thin films to take advantage of a property of light called diffraction, which causes light to spread out when it passes through a narrow opening. This would enable the spacecraft to make more efficient use of sunlight without sacrificing maneuverability.

“Exploring the universe means we need new instruments, new ideas, and new ways of going places,” said Jim Reuter, associate administrator for NASA’s Space Technology Mission Directorate (STMD) at NASA Headquarters in Washington. “Our goal is to invest in those technologies throughout their lifecycle to support a robust ecosystem of innovation.”

Da exploração humana do espaço profundo à propulsão avançada e robótica, o Innovative Advanced Concepts (NIAC) da NASA visa mudar o possível, apoiando pesquisas de tecnologia espacial em estágio inicial que podem mudar fundamentalmente o futuro. crédito: NASA

O prêmio da Fase III do NIAC concederá à equipe de pesquisa US$ 2 milhões ao longo de dois anos para desenvolver ainda mais a tecnologia em preparação para uma potencial missão de demonstração futura. O projeto é liderado por Amber Dobell do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, Maryland.

“O NIAC nos permite avançar alguns dos conceitos de tecnologia mais inovadores na aviação”, disse Mike LaPointe, diretor executivo interino do Programa NIAC na sede da NASA. “Nosso objetivo é transformar promessas de navegação solar viáveis ​​e reflexivas para fazer exatamente isso para uma série de novas e emocionantes aplicações de missão”.

As velas de luz refletivas estenderiam a capacidade de uma vela solar muito além do que é possível com as missões em desenvolvimento hoje. O projeto é liderado por Amber Dobell do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, Maryland. A viabilidade do conceito foi previamente estudada sob os prêmios Fase I e Fase II do NIAC, liderados pelo Dr. Grover Schwazlander do Rochester Institute of Technology em Nova York, que continua atuando como co-investigador do projeto. Les Johnson, que está liderando duas das próximas missões de vela solar da NASA no Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, também é um investigador associado. Sob prêmios anteriores, a equipe projetou, criou e testou vários tipos de materiais de vela difratados; Experimentos realizados e novos esquemas de navegação e controle projetados para uma potencial missão de vela óptica desviada ao redor dos pólos do sol.

O trabalho na Fase III melhorará o material da vela e conduzirá testes de solo em apoio a esta missão solar conceitual. As órbitas que passam pelos pólos norte e sul do Sol são difíceis de alcançar usando a propulsão convencional de naves espaciais. Impulsionados pela pressão constante dos raios do sol, os leves refletores refletivos poderiam colocar um grupo de espaçonaves científicas em órbita ao redor dos pólos do sol para avançar nossa compreensão do sol e melhorar nossas capacidades de previsão do tempo espacial.

“A navegação solar reflexiva é uma visão moderna da visão de décadas de luzes fotovoltaicas. Embora essa tecnologia possa melhorar muitas estruturas de missão, ela está pronta para impactar muito a necessidade da comunidade de física solar por recursos exclusivos de monitoramento solar”, disse Dobel. . “Com a experiência combinada de nossa equipe em óptica, espaço, navegação solar convencional e metamateriais, esperamos permitir que os cientistas vejam o sol como nunca antes”.

O NIAC apóia ideias de pesquisa visionárias por meio de uma abordagem multiprogressiva Etapas do estudo. NASA anunciou 17 primeira fase e segunda fase Seleções de sugestões Fevereiro de 2022. O NIAC é financiado pelo STMD da NASA, responsável pelo desenvolvimento de novas tecnologias e capacidades abrangentes que a agência precisa para cumprir suas missões atuais e futuras.