NASA geht mit wildem Solarsegel-Konzept voran

Ein Projekt zur Entwicklung brechender Sonnensegel ist in die dritte und letzte Phase des Advanced Concepts Program der NASA vorgerückt. Das Team hinter dem Projekt hat nun zwei Jahre Zeit, um diese unkonventionellen Mittel des Weltraumantriebs weiterzuentwickeln.

Neben der zweijährigen Verlängerung ist die Projekt Refraktives Lichtgeleitet von Amber Dobell vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University, und sammelte weitere 2 Millionen US-Dollar, NASA bekannt geben heute. Phase-3-Finanzierung wurde von der Weltraumbehörde gewährt Fortschrittliche und innovative Konzepte Nyak-Programm. Mit der zusätzlichen Zeit und dem Geld werden Dobell und ihre Kollegen nun an einer Demonstrationsmission arbeiten.

„Da wir tiefer als je zuvor in das Universum eintauchen, werden wir innovative, hochmoderne Technologien brauchen, um unsere Missionen voranzutreiben“, sagte NASA-Administrator Bill Nelson in der Erklärung. „NASA Innovative Advanced Concepts hilft dabei, Zukunftsideen – wie neue Sonnensegel – zu entfesseln und sie der Realität näher zu bringen.“

Das Solar Reflective Sails-Projekt wurde 2019 in Phase II des NIAC abgeschlossen. Der Ingenieur Grover Swartzlander vom Rochester Institute of Technology leitete die ersten beiden NIAC-Phasen des Projekts und wird nun als Associate Investigator weitermachen.

„أنا متحمس للغاية للانضمام إلى المجموعة المبدعة والمبدعة من الأشخاص الذين يشكلون زملاء NIAC. لقد شاركت بالفعل في نوادي دولية مختلفة منذ عام 2017 بصفات مختلفة ، لكن التمكن من قيادة واحدة هو شرف لم يكن بإمكاني إلا أن أحلم به ، „كتب لي دوبيل في رسالة E-Mail. „Ich wurde beauftragt von [co-investigators] Das bedeutet, dass sie mir seit Jahren vertrauen, die Führung zu übernehmen und diese Forschung zu einer Institution weiterzuentwickeln, die diese Art von Innovation fördert.“

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Solar sails work by using sunlight to propel vehicles through space, similar to how wind pushes sailboats along the water. Instead of using reflective sails like the one Entwickelt Von der Planetary Society würde das vorgeschlagene System Brechungssegel verwenden. Ein wünschenswertes Merkmal der Beugung ist, dass sie bewirkt, dass Licht gestreut wird, wenn es durch eine kleine Öffnung wandert. Hier ist, wie Swartzlander beschreibe es Rückkehr des Konzepts in 2019:

Wir stehen kurz davor, in eine neue Ära der Raumfahrt einzutreten, die den Druck der Sonnenstrahlung auf großen, dünnen Segeln nutzt. Die traditionelle Idee der letzten 100 Jahre bestand darin, ein reflektierendes Segel wie eine metallische Beschichtung auf einem dünnen Polymer zu verwenden, wenn Sie es im Weltraum öffnen, aber Sie können auch Stärke basierend auf dem Beugungsgesetz erhalten. Im Vergleich zum reflektierenden Segel glauben wir, dass das lichtbrechende Segel effizienter sein und der Sonnenhitze besser standhalten kann. Diese Segel sind transparent, sodass sie nicht viel Sonnenwärme absorbieren, und wir haben nicht das Problem, die Wärme wie bei Metalldächern zu regulieren.

Zu den Mängeln des traditionellen Reflektordesigns gehören die großen und schlanken Segel. Es ist auch auf Sonnenlicht beschränkt, was Energie oder Mobilität einschränkt, da Sie nicht beides bekommen können. Im Vergleich dazu verwenden Spaltsegel kleine Stege auf dem Segelmaterial, um Licht in alle Richtungen zu beugen. Wie die NASA sagt, wird dies dem Raumschiff ermöglichen, „das Sonnenlicht effizienter zu nutzen, ohne die Manövrierfähigkeit zu beeinträchtigen“. Das von Dobel vorgeschlagene Design könnte zu kleineren, schlankeren Segeln führen. Und als lustiger Nebeneffekt werden die Segel mit einem Regenbogenmuster versehen, ähnlich der Form von CDs, wenn sie ins Licht gestellt werden.

Im Rahmen der NIAC-Phasen 1 und 2 entwarf, konstruierte und testete das Team verschiedene refraktive Segelmaterialien. Das Team führte auch Tests durch und entwickelte Navigations- und Steuerungssysteme für eine zukünftige Solarmission. Tatsächlich können brechende Segel es einer Konstellation von Satelliten ermöglichen, die Polarregionen der Sonne zu umkreisen. Indem sie auf den Nord- und Südpol der Sonne drücken, werden Sonnensatelliten mit einer konstanten Schubquelle beispiellose wissenschaftliche Beobachtungen durchführen.

„Ein reflektierendes Sonnensegel ist eine moderne Version einer jahrzehntealten Ansicht von Lichtsegeln“, erklärte Dobelle in einer NASA-Erklärung. „Während diese Technologie viele Missionsstrukturen verbessern kann, ist sie bereit, den Bedarf der Solarphysik-Gemeinschaft an einzigartigen Fähigkeiten zur Überwachung der Sonnenenergie erheblich zu beeinflussen.“

Dobell beschrieb zwei Hauptziele für die nächsten zwei Jahre: Entwicklung Das refraktive Segel selbst entwickelt sich weiter Polare Sonnenumlaufbahn-Konstellationsmission mit Refraktive Segelboote.

„Wir planen, Proben des gebeugten Segelmaterials zu entwerfen, zu verbessern und herzustellen, das wir mit optischen und Weltraumumgebungstests charakterisieren wollen“, sagte Dobell. „Parallel dazu planen wir, eine Vision für die Solar Polar Orbiter Sail-Mission zu entwickeln, indem wir optimale Flugbahnen bestimmen und die Segelposition steuern, um Sonnenbeobachtungen im Nutzlastbereich zu erreichen, die von unseren Sonnenphysikern vorgegeben werden.“

sWenn alles nach Plan läuft, könnte das Konzept zu einer tatsächlichen Weltraummission und vorgeschlagenen Solarsatelliten führen.

„Durch die Erweiterung des Designs des Reflex-Segels und die Weiterentwicklung des Gesamtkonzepts des Segelboots soll der Grundstein für eine zukünftige Demonstrationsmission mit Reflex-Lichtsegel-Technologie gelegt werden.“

Dieser Beitrag wurde aktualisiert, um die Kommentare von Amber Dubill per E-Mail aufzunehmen.