Ein von der NASA finanziertes innovatives Spaltsonnensegel könnte die Wissenschaft zu aufregenden neuen Zielen führen

Verteilte Sonnensegel, die in dieser konzeptionellen Illustration gezeigt werden, können Missionen zu schwer zugänglichen Orten ermöglichen, wie beispielsweise Umlaufbahnen über den Sonnenpolen. Bildnachweis: Mackenzie Martin

Wie[{“ 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.”

Von der menschlichen Erforschung des Weltraums bis hin zu fortschrittlichen Antrieben und Robotik zielt das Innovative Advanced Concepts (NIAC) der NASA darauf ab, das Mögliche zu verändern, indem es die Forschung im Bereich Weltraumtechnologie im Frühstadium unterstützt, die die Zukunft grundlegend verändern könnte. Kredit: NASA

Der NIAC-Phase-III-Preis wird dem Forschungsteam über zwei Jahre 2 Millionen US-Dollar einbringen, um die Technologie in Vorbereitung auf eine potenzielle zukünftige Demonstrationsmission weiterzuentwickeln. Das Projekt wird von Amber Dobell vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University in Laurel, Maryland, geleitet.

„NIAC ermöglicht es uns, einige der innovativsten Technologiekonzepte in der Luftfahrt voranzutreiben“, sagte Mike LaPointe, amtierender Exekutivdirektor des NIAC-Programms im NASA-Hauptquartier. „Unser Ziel ist es, realisierbare und nachvollziehbare Sonnensegelversprechen für eine Reihe aufregender neuer Missionsanwendungen umzusetzen.“

Reflektierende Lichtsegel würden die Kapazität eines Sonnensegels weit über das hinaus erweitern, was mit den heute in Entwicklung befindlichen Missionen möglich ist. Das Projekt wird von Amber Dobell vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University in Laurel, Maryland, geleitet. Die Durchführbarkeit des Konzepts wurde zuvor im Rahmen der Phase-I- und Phase-II-Auszeichnungen des NIAC unter der Leitung von Dr. Grover Schwazlander vom Rochester Institute of Technology in New York untersucht, der weiterhin als Co-Ermittler des Projekts fungiert. Les Johnson, der zwei der bevorstehenden Sonnensegel-Missionen der NASA im Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, leitet, ist ebenfalls ein assoziierter Ermittler. Im Rahmen früherer Auszeichnungen hat das Team verschiedene Arten von gebeugten Segelmaterialien entworfen, hergestellt und getestet; Es wurden Experimente durchgeführt und neue Navigations- und Steuerungsschemata für eine potenziell abgelenkte optische Segelmission um die Pole der Sonne entwickelt.

Die Arbeiten in Phase III werden das Segelmaterial verbessern und Bodentests zur Unterstützung dieser konzeptionellen Solarmission durchführen. Umlaufbahnen, die über den Nord- und Südpol der Sonne führen, sind mit herkömmlichen Raumfahrzeugantrieben schwer zu erreichen. Angetrieben durch den konstanten Druck der Sonnenstrahlen könnten die leichten reflektierenden Scheinwerfer eine Gruppe von wissenschaftlichen Raumfahrzeugen in eine Umlaufbahn um die Pole der Sonne bringen, um unser Verständnis der Sonne zu erweitern und unsere Fähigkeiten zur Vorhersage des Weltraumwetters zu verbessern.

„Reflektierendes Sonnensegeln ist eine moderne Interpretation der jahrzehntealten Sichtweise von Photovoltaikleuchten. Während diese Technologie viele Missionsstrukturen verbessern kann, ist sie bereit, den Bedarf der Solarphysik-Gemeinschaft an einzigartigen Fähigkeiten zur Sonnenüberwachung stark zu beeinflussen“, sagte er . „Mit der kombinierten Expertise unseres Teams in den Bereichen Optik, Weltraum, konventionelles Sonnensegeln und Metamaterialien hoffen wir, Wissenschaftlern zu ermöglichen, die Sonne wie nie zuvor zu sehen.“

Das NIAC unterstützt visionäre Forschungsideen durch ein multiprogressives Programm Studienphasen. Die NASA kündigte 17 Erst- und Zweitstufen an Vorschlagsauswahl Februar 2022. NIAC wird vom STMD der NASA finanziert, das für die Entwicklung neuer umfassender Technologien und Fähigkeiten verantwortlich ist, die die Agentur benötigt, um ihre aktuellen und zukünftigen Missionen zu erfüllen.