Solen vil drive en sentral del av NASAsitt kommende Artemis 1-oppdrag via en solenergi seil utviklet av Alabama-selskapet NeXolve for å fly et fartøy i dyp rom uten å trenge drivstoff.
Solseil bruker farten fra lys til å skyve et romfartøy uten drivmiddel, på samme måte som vinden driver en seilbåt på åpent hav.
Og Xolvesitt solseil vil bli festet til NASA‘s skoeske-størrelse Near-Earth Asteroid Scout (NEAS), en type små romfartøy kjent som en CubeSat som vil bli kastet ut fra Artemis 1‘s rakett og sendt for å utforske en liten asteroide nær jorden.
Teknologi kan hjelpe Mars-oppdraget
Oppdraget vil demonstrere potensialet til solseilteknologi, som NASA aldri har brukt i denne skalaen og som en dag kan brukes til å hjelpe et oppdrag til Mars.
“Solseil er i stand til å oppnå svært høy hastighet og dermed redusere reisetidene for oppdrag til destinasjoner langt borte fra jorden,” sa Nexolve-president Jim Moore til Dezeen.
Solseil fungerer fordi lette partikler, eller fotoner, som stråler fra solen har fart og utøver kraft på objekter de berører. I verdensrommet, uten beskyttelse av jordens atmosfære, er sollys så rikelig at dette solstrålingstrykket kan utnyttes for reiser.
For å jobbe må seilet være veldig tynt – 40 til 100 ganger mindre enn et stykke skrivepapir, ifølge NASA – og reflekterende for å generere mest mulig skyvekraft når fotonene spretter av.
De må også være store for å fange nok fotoner til å ha effekt. Solseilet som skal utfolde seg fra den lille NEAS vil måle 86 kvadratmeter, tilsvarende omtrent én side av en volleyballbane.
Den er laget av et materiale som opprinnelig ble utviklet av NASA og lisensiert av NeXolve kalt Colorless Polyimide 1 (CP1), som Moore sier beholder sin styrke og fleksibilitet i det fiendtlige rommiljøet, dekket med et reflekterende belegg.
NeXolve har utviklet produksjonsteknikker som gjør at den kan produsere film av dette materialet med en tykkelse på bare 2,5 mikron (0,0025 millimeter), så den veier omtrent halvparten så mye som andre polyimidfilmer.
Bruk av «gratis» energi reduserer behovet for drivstoff
Skyvkraften fra solseilet kan presse et fartøy gjennom verdensrommet, men det kan også tillate det å sveve på et fast punkt eller rotere – bevegelser som vanligvis vil kreve en betydelig mengde drivstoff. Uten så mye behov for drivstoff kan fartøyer være mindre og lettere og kan nå destinasjoner i dype rom raskere.
“Solseil utnytter og reflekterer solens energi for å produsere en lav, men kontinuerlig akselerasjon i verdensrommet,” sa NeXolve luftfartsproduktdirektør Jim Pearson. “På lang sikt resulterer den kontinuerlige akselerasjonen i høy hastighet som muliggjør romfartsoppdrag.”
“Solseiloppdrag kan også kombineres med innovative solsvingende baner for å dra nytte av enda mer ‘gratis’ energi.”
Ifølge Moore er seilene spesielt attraktive for applikasjoner som romværovervåking som krever at et romfartøy flyr i en ustabil baneposisjon som de trenger kontinuerlig skyvekraft for å holde banen, noe som gjør det lettere å forutsi solstormer som kan forårsake problemer med strøm nett, satellitter og kommunikasjonsutstyr.
“Et solseil ville tillate romværovervåkingssatellitter å fly nærmere solen og betydelig forbedre varslingstiden for solstormer,” sa Moore. “Denne tilleggstiden ville tillate bedre sikkerhetstiltak å bli satt i verk for å forberede systemer for de kommende solflammeforstyrrelsene.”
Teknologien kan også ha en applikasjon i geoengineering for bruk som et romsolskjold for å dempe global oppvarming.
“Når vi ser enda lenger inn i fremtiden, kan det bygges veldig store solseillignende strukturer i jordens bane for å blokkere noe av solens energi fra å nå jorden,” sa Moore.
Solenergi “enda mer rikelig” i verdensrommet
Solseil er ikke den eneste solromteknologien som NeXolve jobber med. Selskapet begynte å jobbe på dette feltet på 1980-tallet med Solar Thermal Propulsion (STP) teknologi, som innebærer å fokusere sollys via en reflektor for å varme rakettdrivstoff.
Moore kaller solen “den mest tallrike og fornybare energikilden tilgjengelig for mennesker” og sier at dens overflod i verdensrommet åpner for muligheter som ikke er tilgjengelige på jorden.
“På jorden er solenergi en voksende form for fornybar energi som for tiden står for rundt fire prosent av den elektriske energiproduksjonen i USA, og denne prosentandelen vokser hvert år,” sa Moore. “I verdensrommet er solenergi enda mer rikelig for bruk i jordens bane og på månen.”
“Det har blitt utviklet mange designkonsepter som vil bruke enorme solcellepaneler i jordens bane for å samle energi og sende den ned til jorden for å mate strømnettet,” fortsatte han. “NASAs fremtidige aktiviteter på månen vil i stor grad stole på solenergi for elektrisk kraft og andre applikasjoner som oppvarming av månens regolit for å utvinne vann og oksygen, lage byggematerialer og miljøkontroll av anlegg.”
Artemis 1-oppdraget er satt til oktober etter forsinkelser
Artemis 1 er den første flygningen i NASAs Artemis-program, som har som mål å returnere mennesker til månen for første gang siden 1972 og til slutt legge til rette for et menneskelig oppdrag til Mars.
Det ubemannede måneoppdraget vil være en test for Orion-romfartøyet og Space Launch System (SLS)-raketten, i tillegg til å bære 10 CubeSat-satellitter, inkludert NEAS, som vil spre seg for deres egne vitenskapelige oppdrag.
Artemis 1-lanseringen var planlagt til 29. august 2022, men har blitt utsatt flere ganger, først på grunn av tekniske problemer og sist på grunn av orkanen Ian. Neste oppskytingsforsøk vil nå trolig finne sted tidligst i midten av oktober.
NASA jobber med andre romfartsorganisasjoner så vel som kommersielle partnere for Artemis, så programmet inkluderer en SpaceX-utviklet månelander ved navn Starship i tillegg til et potensielt månekjøretøy av Lockheed Martin, General Motors og Goodyear.
Bildene er tatt med tillatelse fra NeXolve.
Solrevolusjon
Denne artikkelen er en del av Dezeen’s Solrevolusjon serie, som utforsker den varierte og spennende mulige bruken av solenergi og hvordan mennesker fullt ut kan utnytte solens utrolige kraft.