Diffraktive solseil, avbildet i denne konseptuelle illustrasjonen, kan muliggjøre oppdrag til vanskelig tilgjengelige steder, som baner over solens poler. Kreditt: MacKenzi Martin
Som[{” 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.”
Fra menneskelig utforskning i dypt rom til avansert fremdrift og robotikk, har NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) som mål å endre det mulige ved å støtte tidlig romteknologiforskning som radikalt kan endre fremtiden. Kreditt: NASA
Den nye NIAC fase III-prisen vil gi forskerteamet 2 millioner dollar over to år for å fortsette teknologiutviklingen som forberedelse til et potensielt fremtidig demonstrasjonsoppdrag. Prosjektet ledes av Amber Dubill fra Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland.
“NIAC lar oss fremme noen av de mest kreative teknologikonseptene innen romfart,” sa Mike LaPointe, fungerende programleder for NIAC-programmet ved NASAs hovedkvarter. “Vårt mål er å endre det mulige, og diffraktiv solseiling lover å gjøre nettopp det for en rekke spennende nye oppdragsapplikasjoner.”
Diffraktiv lysseiling ville utvide solseilkapasiteten utover det som er mulig med oppdrag i utvikling i dag. Prosjektet ledes av Amber Dubill fra Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland. Gjennomførbarheten av konseptet ble tidligere studert under NIACs Fase I og Fase II-priser, ledet av Dr. Grover Swartzlander fra Rochester Institute of Technology i New York, som fortsetter som medetterforsker i prosjektet. Les Johnson, leder for to av NASAs kommende solseiloppdrag ved NASAs Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama, er også en medetterforsker. Under de tidligere prisene designet, skapte og testet teamet forskjellige typer diffraktive seilmaterialer; utført eksperimenter; og designet nye navigasjons- og kontrollopplegg for et potensielt diffraktivt lysseiloppdrag som kretser rundt solens poler.
Arbeid under fase III vil optimalisere seilmaterialet og utføre bakketester til støtte for dette konseptuelle soloppdraget. Baner som passerer over solens nord- og sørpoler er vanskelige å oppnå ved bruk av konvensjonell fremdrift av romfartøy. Lette diffraktive lysseil, drevet frem av det konstante trykket fra sollys, kan plassere en konstellasjon av vitenskapelige romfartøyer i bane rundt solens poler for å fremme vår forståelse av solen og forbedre våre romværsvarslingsevner.
“Diffraktiv solseiling er en moderne versjon av den tiår gamle visjonen om lysseil. Selv om denne teknologien kan forbedre en rekke oppdragsarkitekturer, er den klar til å påvirke heliofysikksamfunnets behov for unike solobservasjonsevner, sa Dubill. “Med teamets kombinerte ekspertise innen optikk, romfart, tradisjonell solseiling og metamaterialer, håper vi å la forskere se solen som aldri før.”
NIAC støtter visjonære forskningsideer gjennom flere progressive faser av studiet. NASA annonserte 17 fase I og fase II valg av forslag i februar 2022. NIAC er finansiert av NASAs STMD, som er ansvarlig for å utvikle de nye tverrgående teknologiene og egenskapene byrået trenger for å nå sine nåværende og fremtidige oppdrag.