Door NASA ondersteund zonnezeil kan de wetenschap naar nieuwe hoogten brengen

[univers]

Diffractieve zonnezeilen, afgebeeld in deze conceptuele illustratie, kunnen missies naar moeilijk bereikbare plaatsen mogelijk maken, zoals banen boven de polen van de zon.
Credits: MacKenzi Martin
Noot van de redactie: deze release is op 24 mei bijgewerkt en bevat informatie over de mede-onderzoeker van het project.

Terwijl NASA's verkenning grenzen blijft verleggen, zou een nieuw zonnezeilconcept dat door het bureau is geselecteerd voor ontwikkeling in de richting van een demonstratiemissie, de wetenschap naar nieuwe bestemmingen kunnen brengen.

Het Diffractive Solar Sailing-project werd geselecteerd voor Fase III-studie in het kader van het NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)-programma. Fase III heeft tot doel NIAC-concepten strategisch over te zetten met de grootste potentiële impact voor NASA, andere overheidsinstanties of commerciële partners.

"Naarmate we ons verder in de kosmos wagen dan ooit tevoren, hebben we innovatieve, geavanceerde technologieën nodig om onze missies aan te drijven", zegt NASA-beheerder Bill Nelson. "Het NASA Innovative Advanced Concepts-programma helpt visionaire ideeën te ontsluiten, zoals nieuwe zonnezeilen – en breng ze dichter bij de realiteit.”

Net als een zeilboot die wind gebruikt om de oceaan over te steken, gebruiken zonnezeilen de druk die wordt uitgeoefend door zonlicht om een ​​vaartuig door de ruimte voort te stuwen. Bestaande reflecterende zonnezeilontwerpen zijn meestal erg groot en erg dun, en ze worden beperkt door de richting van het zonlicht, waardoor compromissen tussen kracht en navigatie worden afgedwongen. Diffractieve lichtzeilen zouden kleine roosters gebruiken die in dunne films zijn ingebed om te profiteren van een eigenschap van licht, diffractie genaamd, die ervoor zorgt dat licht zich verspreidt wanneer het door een nauwe opening gaat. Hierdoor zou het ruimtevaartuig efficiënter gebruik kunnen maken van zonlicht zonder de manoeuvreerbaarheid op te offeren.

"Het universum verkennen betekent dat we nieuwe instrumenten, nieuwe ideeën en nieuwe manieren nodig hebben om naar plaatsen te gaan", zegt Jim Reuter, associate administrator voor NASA's Space Technology Mission Directorate (STMD) op het NASA-hoofdkwartier in Washington. "Ons doel is om in die technologieën gedurende hun hele levenscyclus om een ​​robuust ecosysteem van innovatie te ondersteunen.”

De nieuwe Fase III-prijs geeft het onderzoeksteam over twee jaar $ 2 miljoen om de technologische ontwikkeling voort te zetten ter voorbereiding op een mogelijke toekomstige demonstratiemissie. Het project wordt geleid door Amber Dubill van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland.

"NIAC stelt ons in staat om enkele van de meest creatieve technologieconcepten in de ruimtevaart te bevorderen", zegt Mike LaPointe, waarnemend programmadirecteur voor het NIAC-programma op het NASA-hoofdkwartier. "Ons doel is om het mogelijke te veranderen, en diffractief zonnezeilen belooft precies dat te doen voor een aantal opwindende nieuwe missietoepassingen."


NASA Innovative Advanced Concepts wil het mogelijke veranderen door het ondersteunen van ruimtetechnologieonderzoek in een vroeg stadium dat de toekomst radicaal zou kunnen veranderen, van menselijke verkenningen in de diepe ruimte tot geavanceerde voortstuwing en robotica.
Credits: NASA
Diffractief lichtzeilen zou de capaciteit van zonnezeilen uitbreiden tot meer dan mogelijk is met missies die momenteel in ontwikkeling zijn. Het project wordt geleid door Amber Dubill van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland. De haalbaarheid van het concept is eerder onderzocht in het kader van de Fase I- en Fase II-awards van het NIAC, geleid door Dr. Grover Swartzlander van het Rochester Institute of Technology in New York, die doorgaat als mede-onderzoeker van het project. Les Johnson, leider van twee van NASA's aanstaande zonnezeilmissies in NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, is ook een mede-onderzoeker. Tijdens de eerdere onderscheidingen heeft het team verschillende soorten diffractieve zeilmaterialen ontworpen, gemaakt en getest; experimenten uitgevoerd;

Het werk onder Fase III zal het zeilmateriaal optimaliseren en grondtests uitvoeren ter ondersteuning van deze conceptuele zonnemissie. Banen die over de noord- en zuidpool van de zon gaan, zijn moeilijk te bereiken met conventionele voortstuwing van ruimtevaartuigen. Lichtgewicht diffractieve lichtzeilen, voortgestuwd door de constante druk van zonlicht, zouden een constellatie van wetenschappelijke ruimtevaartuigen in een baan rond de polen van de zon kunnen plaatsen om ons begrip van de zon te vergroten en onze mogelijkheden voor het voorspellen van het ruimteweer te verbeteren.

"Diffractief zonnezeilen is een moderne kijk op de decennia-oude visie van lichtzeilen. Hoewel deze technologie een groot aantal missie-architecturen kan verbeteren, is het klaar om een ​​grote impact te hebben op de behoefte van de heliofysica-gemeenschap aan unieke zonne-observatiemogelijkheden", zei Dubill. "Met de gecombineerde expertise van ons team op het gebied van optica, ruimtevaart, traditioneel zonnezeilen en metamaterialen, hopen we wetenschappers de zon te laten zien als nooit tevoren."

NIAC ondersteunt visionaire onderzoeksideeën door meerdere progressieve studiefasen . NASA kondigde in februari 2022 17 selecties van Fase I- en Fase II - voorstellen aan. NIAC wordt gefinancierd door NASA's STMD, die verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van de nieuwe transversale technologieën en mogelijkheden die het bureau nodig heeft om zijn huidige en toekomstige missies te bereiken.

Ga voor meer informatie over NASA's investeringen in ruimtetechnologie naar: https://www.nasa.gov/spacetech

https://www.nasa.gov/press-release/nasa ... ew-heights