¡Despegar! Lanzamiento de la tecnología de pluma de vela solar de próxima generación de la NASA

NASA¡La misión del Sistema Avanzado de Vela Solar Compuesta está en camino! La nave espacial despegó desde la plataforma de lanzamiento a bordo del cohete Electron de Rocket Lab en el Complejo de Lanzamiento 1 de la compañía en Māhia, Nueva Zelanda, a las 10:33 am del 24 de abril, hora de Nueva Zelanda.

El satélite del tamaño de un horno de microondas está en camino a la órbita terrestre baja para probar su tecnología de vela solar de próxima generación, utilizando el poder de la luz solar como propulsión.

Tecnología de vela solar

Navegar por el espacio puede parecer sacado de ciencia ficción, pero el concepto ya no se limita a los libros o la pantalla grande. Se acaba de lanzar una tecnología de vela solar de próxima generación, conocida como Sistema de vela solar compuesto avanzado, a bordo de un cohete Rocket Lab Electron. La tecnología podría hacer avanzar los viajes espaciales futuros y ampliar nuestra comprensión de nuestro Sol y nuestro sistema solar.

Las velas solares utilizan la presión de la luz solar para la propulsión, inclinándose hacia o alejándose del Sol de modo que los fotones reboten en la vela reflectante para empujar una nave espacial. Esto elimina los sistemas de propulsión pesados ​​y podría permitir misiones de mayor duración y menor costo. Aunque la masa es reducida, las velas solares se han visto limitadas por el material y la estructura de las botavaras, que actúan de forma muy parecida al mástil de un velero. Pero la NASA busca cambiar el juego de la navegación para el futuro.

El nuevo marinero ligero de la NASA

La demostración del sistema avanzado de vela solar compuesta utiliza un CubeSat de doce unidades (12U) construido por NanoAvionics para probar una nueva pluma compuesta hecha de polímeros flexibles y materiales de fibra de carbono que son más rígidas y livianas que los diseños de plumas anteriores. El objetivo principal de la misión es demostrar con éxito el despliegue de la nueva botavara, pero una vez desplegada, el equipo también espera demostrar el rendimiento de la vela.

Como un velero que gira para capturar el viento, la vela solar puede ajustar su órbita inclinando su vela. Después de evaluar el despliegue del boom, la misión probará una serie de maniobras para cambiar la órbita de la nave espacial y recopilar datos para posibles misiones futuras con velas aún más grandes.

“Los brazos tendían a ser pesados ​​y metálicos o hechos de un compuesto liviano con un diseño voluminoso, ninguno de los cuales funciona bien para las pequeñas naves espaciales actuales. Las velas solares necesitan brazos muy grandes, estables y livianos que puedan plegarse de manera compacta”, dijo Keats Wilkie, investigador principal de la misión en el Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia. “Las botavaras de esta vela tienen forma de tubo y se pueden aplastar y enrollar como una cinta métrica en un paquete pequeño, al tiempo que ofrecen todas las ventajas de los materiales compuestos, como menos flexión y flexión durante los cambios de temperatura”.

Despliegue y visibilidad de la vela solar

Después de alcanzar su órbita sincrónica con el Sol, a unas 600 millas (1.000 kilómetros) sobre la Tierra, la nave espacial comenzará a desplegar sus brazos compuestos, que abarcan las diagonales de la vela de polímero. Después de aproximadamente 25 minutos, la vela solar se desplegará por completo y medirá unos 80 metros cuadrados (860 pies cuadrados), aproximadamente el tamaño de seis plazas de aparcamiento. Las cámaras montadas en la nave espacial capturarán el gran momento de la vela y monitorearán su forma y simetría durante el despliegue.

Con su gran vela, la nave espacial puede ser visible desde la Tierra si las condiciones de iluminación son las adecuadas. Una vez completamente expandido y con la orientación adecuada, el material reflectante de la vela será tan brillante como Sirio, la estrella más brillante del cielo nocturno.

“Siete metros de los brazos desplegables pueden enrollarse hasta adoptar una forma que cabe en la mano”, dijo Alan Rhodes, ingeniero de sistemas líder de la misión en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California. “La esperanza es que las nuevas tecnologías verificadas en esta nave espacial inspiren a otros a utilizarlas en formas que ni siquiera hemos considerado”.

Permitiendo futuras innovaciones

A través del programa de Tecnología de Pequeñas Naves Espaciales de la NASA, el despliegue y operación exitosos de los ligeros brazos compuestos de la vela solar demostrarán la capacidad y abrirán la puerta a misiones de mayor escala a la Luna. Martey más allá.

Este diseño de pluma podría potencialmente soportar futuras velas solares de hasta 5.400 pies cuadrados (500 metros cuadrados), aproximadamente del tamaño de una cancha de baloncesto, y la tecnología resultante del éxito de la misión podría soportar velas de hasta 21.500 pies cuadrados (2.000 metros cuadrados). – aproximadamente la mitad de un campo de fútbol.

“El Sol seguirá ardiendo durante miles de millones de años, por lo que tenemos una fuente ilimitada de propulsión. En lugar de lanzar enormes tanques de combustible para futuras misiones, podemos lanzar velas más grandes que utilicen “combustible” ya disponible”, dijo Rhodes. “Vamos a demostrar un sistema que utiliza este abundante recurso para dar los siguientes pasos gigantescos en exploración y ciencia”.

Debido a que las velas utilizan el poder del Sol, pueden proporcionar un empuje constante para respaldar misiones que requieren puntos de ventaja únicos, como aquellas que buscan comprender nuestro Sol y su impacto en la Tierra. Las velas solares han sido durante mucho tiempo una capacidad deseada para misiones que podrían llevar sistemas de alerta temprana para monitorear el clima solar. Las tormentas solares y las eyecciones de masa coronal pueden causar daños considerables en la Tierra, sobrecargando las redes eléctricas, interrumpiendo las comunicaciones por radio y afectando a aviones y naves espaciales.

Las barreras compuestas también podrían tener un futuro más allá de la navegación solar: el diseño liviano y el sistema de embalaje compacto podrían convertirlas en el material perfecto para construir hábitats en la Luna y Marte, actuando como estructuras estructurales para edificios o postes de antena compactos para crear un relé de comunicaciones para los astronautas. explorando la superficie lunar.

“Esta tecnología despierta la imaginación, reinventando toda la idea de navegar y aplicándola a los viajes espaciales”, dijo Rudy Aquilina, director de proyecto de la misión de vela solar en NASA Ames. “Demostrar las capacidades de las velas solares y las barreras compuestas livianas es el siguiente paso en el uso de esta tecnología para inspirar futuras misiones”.

NASA Ames gestiona el proyecto Advanced Composite Solar Sail System y diseñó y construyó el sistema de diagnóstico con cámara a bordo. Langley de la NASA diseñó y construyó las barreras compuestas desplegables y el sistema de velas solares. La oficina del programa de Tecnología de Pequeñas Naves Espaciales (SST) de la NASA con sede en NASA Ames y dirigida por la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD) de la agencia, financia y gestiona la misión. El programa Game Changing Development de NASA STMD desarrolló la tecnología de pluma compuesta desplegable. Rocket Lab USA, Inc de Long Beach, California, proporciona servicios de lanzamiento. NanoAvionics proporciona el autobús de la nave espacial.