Decollo! Lanciata la tecnologia del boom a vela solare di nuova generazione della NASA – .

NASALa missione del sistema avanzato di vele solari composite è in arrivo! La navicella spaziale è decollata dalla rampa di lancio a bordo del razzo Electron di Rocket Lab presso il Launch Complex 1 della compagnia a Māhia, in Nuova Zelanda, alle 10:33 del 24 aprile, ora della Nuova Zelanda.

Il satellite, grande quanto un forno a microonde, è in viaggio verso l’orbita terrestre bassa per testare la sua tecnologia a vela solare di prossima generazione, utilizzando la potenza della luce solare come propulsione.

Tecnologia della vela solare

Navigare nello spazio potrebbe sembrare qualcosa di fantascientifico, ma il concetto non è più limitato ai libri o al grande schermo. Una tecnologia di vela solare di prossima generazione, nota come Advanced Composite Solar Sail System, è stata appena lanciata a bordo di un razzo Rocket Lab Electron. La tecnologia potrebbe far avanzare i futuri viaggi spaziali ed espandere la nostra comprensione del nostro Sole e del sistema solare.

Le vele solari utilizzano la pressione della luce solare per la propulsione, inclinandosi verso o allontanandosi dal Sole in modo che i fotoni rimbalzino sulla vela riflettente per spingere un veicolo spaziale. Ciò elimina i sistemi di propulsione pesanti e potrebbe consentire missioni di maggiore durata e a basso costo. Sebbene la massa sia ridotta, le vele solari sono state limitate dal materiale e dalla struttura dei boma, che agiscono in modo molto simile all’albero di una barca a vela. Ma la NASA sta cercando di cambiare il gioco della vela per il futuro.

Il nuovo marinaio leggero della NASA

La dimostrazione del sistema Advanced Composite Solar Sail utilizza un CubeSat da dodici unità (12U) costruito da NanoAvionics per testare un nuovo boma composito realizzato con polimeri flessibili e materiali in fibra di carbonio che sono più rigidi e leggeri rispetto ai precedenti modelli di boma. L’obiettivo principale della missione è dimostrare con successo il dispiegamento del nuovo boma, ma una volta dispiegato, il team spera anche di dimostrare le prestazioni della vela.

Come una barca a vela che gira per catturare il vento, la vela solare può regolare la sua orbita inclinando la vela. Dopo aver valutato il dispiegamento del boma, la missione testerà una serie di manovre per modificare l’orbita della navicella e raccogliere dati per potenziali missioni future con vele ancora più grandi.

“I bracci tendevano ad essere pesanti e metallici o realizzati in materiale composito leggero con un design voluminoso, nessuno dei quali funziona bene per i piccoli veicoli spaziali di oggi. Le vele solari hanno bisogno di bracci molto grandi, stabili e leggeri che possano ripiegarsi in modo compatto”, ha affermato Keats Wilkie, il principale investigatore della missione presso il Langley Research Center della NASA a Hampton, in Virginia. “I boma di questa vela sono a forma di tubo e possono essere schiacciati e arrotolati come un metro a nastro in un piccolo pacchetto offrendo allo stesso tempo tutti i vantaggi dei materiali compositi, come meno flessione e flessione durante i cambiamenti di temperatura.”

Dispiegamento e visibilità della vela solare

Dopo aver raggiunto la sua orbita sincrona con il sole, a circa 600 miglia (1.000 chilometri) sopra la Terra, la navicella spaziale inizierà a srotolare i suoi bracci compositi, che coprono le diagonali della vela polimerica. Dopo circa 25 minuti la vela solare si dispiegherà completamente, misurando circa 80 metri quadrati – circa la dimensione di sei parcheggi. Le telecamere montate sulla navicella cattureranno il grande momento della vela, monitorandone la forma e la simmetria durante il dispiegamento.

Grazie alla sua grande vela, la navicella spaziale potrebbe essere visibile dalla Terra se le condizioni di illuminazione sono giuste. Una volta completamente espanso e con il corretto orientamento, il materiale riflettente della vela sarà luminoso come Sirio, la stella più luminosa del cielo notturno.

“Sette metri di bracci dispiegabili possono arrotolarsi in una forma che sta nella tua mano”, ha affermato Alan Rhodes, ingegnere capo della missione presso l’Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California. “La speranza è che le nuove tecnologie verificate su questo veicolo spaziale ispirino altri a usarle in modi che non abbiamo nemmeno considerato.”

Abilitare le innovazioni future

Attraverso il programma Small Spacecraft Technology della NASA, il successo del dispiegamento e del funzionamento dei bracci compositi leggeri della vela solare ne dimostrerà la capacità e aprirà la porta a missioni su scala più ampia sulla Luna, Martee oltre.

Questo design del braccio potrebbe potenzialmente supportare future vele solari grandi fino a 5.400 piedi quadrati (500 metri quadrati), circa le dimensioni di un campo da basket, e la tecnologia risultante dal successo della missione potrebbe supportare vele fino a 21.500 piedi quadrati (2.000 metri quadrati). – circa la metà di un campo da calcio.

“Il Sole continuerà a bruciare per miliardi di anni, quindi abbiamo una fonte di propulsione illimitata. Invece di varare enormi serbatoi di carburante per le missioni future, possiamo varare vele più grandi che utilizzano il “carburante” già disponibile”, ha affermato Rhodes. “Dimostreremo un sistema che utilizza questa abbondante risorsa per compiere i prossimi passi da gigante nell’esplorazione e nella scienza”.

L’Advanced Composite Solar Sail System della NASA è stato lanciato come carico utile secondario a bordo della missione “Beginning of the Swarm” di Rocket Lab. Il Solar Sail System dimostrerà l’uso di materiali e strutture innovativi per dispiegare una vela solare di prossima generazione da un CubeSat delle dimensioni di un microonde. Proprio come una barca a vela è alimentata dal vento in una vela, le vele solari sfruttano la pressione della luce solare per la propulsione, eliminando la necessità del convenzionale propellente per razzi. Credito: NASA

Poiché le vele sfruttano la potenza del Sole, possono fornire una spinta costante per supportare missioni che richiedono punti di vantaggio unici, come quelle che cercano di comprendere il nostro Sole e il suo impatto sulla Terra. Le vele solari sono state a lungo una funzionalità desiderata per le missioni che potrebbero trasportare sistemi di allarme precoce per il monitoraggio del tempo solare. Le tempeste solari e le espulsioni di massa coronale possono causare danni considerevoli sulla Terra, sovraccaricando le reti elettriche, interrompendo le comunicazioni radio e colpendo aerei e veicoli spaziali.

I boom compositi potrebbero anche avere un futuro oltre la navigazione solare: il design leggero e il sistema di imballaggio compatto potrebbero renderli il materiale perfetto per costruire habitat sulla Luna e su Marte, fungendo da strutture incornicianti per edifici o pali compatti per antenne per creare un relè di comunicazione per gli astronauti esplorare la superficie lunare.

“Questa tecnologia stimola l’immaginazione, reinventando l’intera idea di navigazione a vela e applicandola ai viaggi nello spazio”, ha affermato Rudy Aquilina, project manager della missione della vela solare presso la NASA Ames. “Dimostrare le capacità delle vele solari e dei bracci compositi leggeri è il passo successivo nell’utilizzo di questa tecnologia per ispirare le missioni future”.

La NASA Ames gestisce il progetto Advanced Composite Solar Sail System e ha progettato e costruito il sistema diagnostico della telecamera di bordo. La NASA Langley ha progettato e costruito i bracci compositi dispiegabili e il sistema di vele solari. L’ufficio del programma Small Spacecraft Technology (SST) della NASA con sede presso la NASA Ames e guidato dallo Space Technology Mission Directorate (STMD) dell’agenzia, finanzia e gestisce la missione. Il programma Game Changing Development della NASA STMD ha sviluppato la tecnologia del braccio composito dispiegabile. Rocket Lab USA, Inc di Long Beach, California fornisce servizi di lancio. NanoAvionics fornisce il bus della navicella spaziale.