Солнечный парус может вывести науку на новый уровень
Поскольку исследования НАСА продолжают раздвигать границы, новая концепция солнечного паруса, выбранная агентством для разработки демонстрационной миссии, может продвинуть науку в новые направления. Проект Diffractive Solar Sailing был выбран для исследования фазы III в рамках программы NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). Фаза III направлена на стратегический переход концепций NIAC с наибольшим потенциальным воздействием на НАСА, другие правительственные учреждения или коммерческих партнеров. «Поскольку мы отправляемся в космос дальше, чем когда-либо прежде, нам потребуются инновационные, передовые технологии для выполнения наших миссий», — сказал администратор НАСА Билл Нельсон. «Программа NASA Innovative Advanced Concepts помогает раскрыть дальновидные идеи, такие как новые солнечные паруса, и приблизить их к реальности».
Подобно парусной лодке, использующей ветер для пересечения океана, солнечные паруса используют давление солнечного света, чтобы продвигать корабль через пространство. Существующие конструкции отражающих солнечных парусов, как правило, очень большие и очень тонкие, и они ограничены направлением солнечного света, что приводит к компромиссу между мощностью и навигацией. Дифракционные световые паруса будут использовать небольшие решетки, встроенные в тонкие пленки, чтобы воспользоваться свойством света, называемым дифракцией, которое заставляет свет распространяться, когда он проходит через узкое отверстие. Это позволит космическому кораблю более эффективно использовать солнечный свет без ущерба для маневренности.
«Исследование Вселенной означает, что нам нужны новые инструменты, новые идеи и новые способы передвижения», — сказал Джим Рейтер, заместитель администратора Управления космических технологий НАСА (STMD) в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «Наша цель — инвестировать в эти технологии на протяжении всего их жизненного цикла, чтобы поддерживать надежную экосистему инноваций». Новая награда Фазы III даст исследовательской группе 2 миллиона долларов в течение двух лет для продолжения разработки технологий в рамках подготовки к потенциальной будущей демонстрационной миссии. Проект возглавляет Эмбер Дубилл из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд. «NIAC позволяет нам развивать некоторые из самых креативных технологических концепций в аэрокосмической отрасли», — сказал Майк ЛаПойнт, исполняющий обязанности руководителя программы NIAC в штаб-квартире НАСА. «Наша цель — изменить возможное, и дифракционное солнечное плавание обещает сделать именно это для ряда захватывающих новых приложений для миссий».
Дифракционный световой парус расширит возможности солнечного паруса за пределы того, что возможно с миссиями, разрабатываемыми сегодня. Проект возглавляет Эмбер Дубилл из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд. Осуществимость концепции ранее изучалась в рамках наград NIAC Phase I и Phase II под руководством доктора Гровера Шварцландера из Рочестерского технологического института в Нью-Йорке, который продолжает работать в качестве соисследователя проекта. Лес Джонсон, руководитель двух предстоящих миссий НАСА на солнечном парусе в Центре космических полетов НАСА им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, также является соисследователем. В соответствии с предыдущими наградами команда разработала, создала и испытала различные типы дифракционных материалов для парусов; проведенные эксперименты; и разработал новые схемы навигации и управления для потенциальной миссии с дифракционным световым парусом, вращающейся вокруг полюсов Солнца.
Работа в рамках Фазы III позволит оптимизировать материал паруса и провести наземные испытания в поддержку этой концептуальной солнечной миссии. Орбиты, проходящие над северным и южным полюсами Солнца, трудно достичь с помощью обычных двигателей космического корабля. Легкие дифракционные световые паруса, приводимые в движение постоянным давлением солнечного света, могут вывести созвездие научных космических аппаратов на орбиту вокруг полюсов Солнца, чтобы углубить наше понимание Солнца и улучшить наши возможности прогнозирования космической погоды. «Дифракционное солнечное плавание — это современный подход к многолетнему видению световых парусов. Хотя эта технология может улучшить множество архитектур миссий, она способна сильно повлиять на потребность сообщества гелиофизиков в уникальных возможностях наблюдения за Солнцем», — сказал Дубилл. «Благодаря объединенному опыту нашей команды в оптике, аэрокосмической отрасли, традиционном солнечном плавании и метаматериалах мы надеемся позволить ученым увидеть Солнце, как никогда раньше».
