An innovative NASA-funded fission solar sail could take science to exciting new destinations

Scattered solar sails, shown in this concept illustration, can enable missions in hard-to-reach places, such as orbits above the sun’s poles. Credit: Mackenzie Martin

to love[{ » 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.”

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De l’exploration humaine de l’espace lointain à la propulsion et à la robotique avancées, les concepts avancés innovants (NIAC) de la NASA visent à changer le possible en soutenant la recherche sur les technologies spatiales à un stade précoce qui pourrait changer fondamentalement l’avenir. crédit : Nasa

Le prix NIAC Phase III accordera à l’équipe de recherche 2 millions de dollars sur deux ans pour développer davantage la technologie en vue d’une future mission de démonstration potentielle. Le projet est dirigé par Amber Dobell du Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins à Laurel, Maryland.

« Le NIAC nous permet de faire progresser certains des concepts technologiques les plus innovants de l’aviation », a déclaré Mike LaPointe, directeur exécutif par intérim du programme NIAC au siège de la NASA. « Notre objectif est de transformer les promesses de navigation solaire réalisables et réfléchissantes de faire exactement cela pour un certain nombre de nouvelles applications de mission passionnantes. »

Les voiles lumineuses réfléchissantes étendraient la capacité d’une voile solaire bien au-delà de ce qui est possible avec les missions en cours de développement aujourd’hui. Le projet est dirigé par Amber Dobell du Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins à Laurel, Maryland. La faisabilité du concept a déjà été étudiée dans le cadre des bourses de phase I et de phase II du NIAC, dirigées par le Dr Grover Schwazlander du Rochester Institute of Technology à New York, qui continue de servir de co-chercheur sur le projet. Les Johnson, qui dirige deux des prochaines missions de voile solaire de la NASA au Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, est également chercheur associé. Dans le cadre de récompenses précédentes, l’équipe a conçu, créé et testé divers types de matériaux de voile diffractés ; Expériences menées et nouveaux schémas de navigation et de contrôle conçus pour une éventuelle mission de voile optique déviée autour des pôles du soleil.

Les travaux de la phase III amélioreront le matériel de voile et effectueront des essais au sol à l’appui de cette mission solaire conceptuelle. Les orbites passant au-dessus des pôles nord et sud du soleil sont difficiles à atteindre avec la propulsion conventionnelle des engins spatiaux. Poussés par la pression constante des rayons du soleil, les projecteurs réfléchissants légers pourraient mettre un groupe de vaisseaux spatiaux scientifiques en orbite autour des pôles du soleil pour faire progresser notre compréhension du soleil et améliorer nos capacités de prévision de la météo spatiale.

« La voile solaire réfléchissante est une vision moderne de la vision vieille de plusieurs décennies des lampes photovoltaïques. Bien que cette technologie puisse améliorer de nombreuses structures de mission, elle est sur le point d’avoir un impact considérable sur le besoin de la communauté de la physique solaire en capacités uniques de surveillance solaire », a-t-il déclaré. . « Grâce à l’expertise combinée de notre équipe dans les domaines de l’optique, de l’espace, de la navigation solaire conventionnelle et des métamatériaux, nous espérons permettre aux scientifiques de voir le soleil comme jamais auparavant. »

Le NIAC soutient des idées de recherche visionnaires par le biais d’un programme multi-progressif Étapes de l’étude. La NASA a annoncé 17 premier étage et deuxième étage Sélections de suggestions Février 2022. Le NIAC est financé par le STMD de la NASA, qui est chargé de développer de nouvelles technologies et capacités complètes dont l’agence a besoin pour accomplir ses missions actuelles et futures.

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