Исследователи разрабатывают новую солнечную парусную технологию для НАСА
Рубрика "В ногу с учёными"
Космический корабль, оснащенный парусами и движимый солнцем, больше не является материалом научной фантастики или теоретических космических миссий. Теперь исследователь Рочестерского технологического института поднимает солнечный парус на новый уровень c помощью передовых фотонных материалов.
На этом концептуальном изображении показаны солнечные паруса с отражающим светом, прикрепленные к NASA Near-Earth Asteroid Scout, когда спутник проводит эксперимент. Ученый из RIT продвигает новое поколение солнечных парусов с использованием новых фотонных материалов. ©НАСА
Метаматериалы — новый класс искусственных структур с нетрадиционными свойствами — могли бы представить следующий технологический рывок для солнечных парусов - по словам Гровера Свартцландера, профессора в Центре исследований изображений им. Честера Ф. Карлсона. Он предлагает заменить отражающие металлические паруса дифракционными парусами из метафила. Новые материалы могут использоваться для управления отраженными или передаваемыми фотонами для околоземного, межпланетного и межзвездного космических путешествий.
"Диффузионные пленки также могут быть спроектированы для замены тяжелых и отказоустойчивых механических систем более легкими электрооптическими элементами управления, не имеющими движущихся частей", - сказал он.
Свартцландер ведет предварительное исследование, поддерживаемое финансированием первого этапа в рамках программы Innovation Advanced Concepts НАСА. Девятимесячная премия в размере 125 000 долларов США поощряет развитие перспективных технологий, способных революционизировать будущие исследования космоса. Оптическое общество проводит совещание по инкубатору "Метаматериалы материалов для космического движения с помощью радиационного давления", 7-9 октября в Вашингтоне, округ Колумбия, для создания дорожной карты продвижения метаматериалов на низкоорбитальных спутниках под названием CubeSats. Свартцландер будет способствовать встрече с соорганизаторами Ле Джонсоном, менеджером офиса проектов космических ракетных технологий на космическом полете NASA Marshall и главным исследователем миссии NASA Near-Earth Asteroid Scout или разведчиком NEA; и Нельсоном Табирианом, президентом BEAM Co., специализирующейся на оптических технологиях и материалах.
CubeSats приобретают большое национальное значение для науки, безопасности и коммерческих целей", - сказал Сварцландер. "Потенциал поднятия, ухода с орбиты или удержания сотен CubeSats с низкой околоземной орбиты будет переломным моментом признания, который создаст энтузиазм и пропаганду среди растущего сообщества малых спутников студентов, предпринимателей, ученых и инженеров аэрокосмической отрасли".
Солнечные паруса, приложенные к Near-Earth Asteroid Scout НАСА, были проверены в июне в чистом помещении NeXolve Corp. в Хантсвилле, Алабама. Преподаватель RIT Гровер Сварцландер и студент машиностроения Амбер Дубилл, студенческий лидер в группе Исследования космоса RIT, посетили испытательное развертывание. © NASA/Emmett Given
NEA Scout станет первой научной миссией CubeSat с прикрепленными парусами. Это один из 13 спутников, которые будут проводить исследования в области науки и техники в рамках Миссии разведки НАСА-1. EM-1 планируется запустить в этом году на новой ракете Space Launch System. При развертывании алюминиевый парус с покрытием из полиамида NEA Scout будет отражать солнечный свет, чтобы двигать роботизированный космический корабль разведки в двухлетнем круизе.
Сварцландер сказал, что дифракционные паруса с метафильмом могут исправить известные ограничения отражения металлических парусов — перегревание, неэффективное использование фотонов и чрезмерный наклон космического корабля — поскольку новые материалы обладают:
- Более низким поглощением: предлагаемые дифракционные поверхности устраняют проблемы, присущие металлическим покрытиям, которые нагревают и компрометируют парусные подложки;
- Повторным использованием фотонов: Дифракционные паруса будут перерабатывать переданные фотоны, превращая их в солнечную энергию или дифрагируя свет дважды за добавленный импульс. (Отражающие паруса отражают фотоны обратно в космос или поглощают в металлическом покрытии);
- Улучшенной ориентацией. Диффузионные паруса поддерживают более эффективное положение, обращенное к солнцу, что позволяет высокоэффективный движущий импульс и генерирование солнечной электроэнергии на встроенных фотоэлектрических элементах. (Светоотражающие паруса лучше всего срабатывают при наклоне космического корабля. Однако эта ориентация уменьшает проекцию солнечной энергии на паруса.)
"Диффративные паруса могут быть также разработаны для лазерных двигателей, многолетней концепции, которая недавно привлекла значительный интерес со стороны частных инвесторов, в результате чего появилась программа под названием Breakthrough Starshot", - сказал Свартцландер.
Лидер в своей области, Свартцландер провел новаторские исследования по оптическому вихревому коронографу, оптическим вихрям, солитонам, теории когерентности, оптическим пинцетам и оптическому лифту. Он является главным редактором журнала «Оптическое общество Америки Б».
@vako для @vp-cosmos
Вычитка ФилФак