NASA geht mit wildem Solarsegel-Konzept voran

Künstlerische Vorstellung eines brechenden Lichtsegels.  Die regenbogenartigen Muster ähneln denen, die CDs zeigen, wenn sie unter Licht gelegt werden.

Künstlerische Vorstellung eines brechenden Lichtsegels. Die regenbogenartigen Muster ähneln denen, die CDs zeigen, wenn sie unter Licht gelegt werden.
Klärung: Mackenzie Martin

Ein Projekt zur Entwicklung lichtbrechender 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 weiter als je zuvor in das Universum vordringen, werden wir innovative, hochmoderne Technologien brauchen, um unsere Missionen voranzutreiben”, sagte NASA-Administrator Bill Nelson in der Erklärung. “Das NASA Innovative Advanced Concepts-Programm 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.

Sonnensegel funktionieren, indem sie Sonnenlicht nutzen, um Fahrzeuge durch den Weltraum zu treiben, ähnlich wie Winde Segelboote über Wasser treiben. Anstatt solche reflektierenden Segel zu verwenden fortschrittlich 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 und es dann im Raum zu 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 Phase 1 und 2 entwarf, konstruierte und testete das Team verschiedene lichtbrechende Segelmaterialien. Das Team testete und entwickelte auch 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.”

Jetzt, in Phase 3, werden Dobell und ihr Team versuchen, das Material des Sonnensegels zu verbessern und Bodenversuche durchzuführen, um die Machbarkeit des Konzepts weiter zu testen. Wenn die Dinge nach Plan verlaufen, könnte das Konzept zu einer tatsächlichen Weltraummission und vorgeschlagenen Solarsatelliten führen.

„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“, sagte Dobell.

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