Los paneles solares tradicionales que se utilizan para alimentar satélites pueden ser voluminosos con paneles pesados ​​plegados mediante bisagras mecánicas. Un experimento que llegó recientemente a la Estación Espacial Internacional probará un nuevo diseño de matriz solar que se enrolla para formar un cilindro compacto para su lanzamiento con una masa y volumen significativamente menores. potencialmente ofreciendo ahorros de costos sustanciales, así como un aumento en la potencia de los satélites.

Más pequeño y ligero que los paneles solares tradicionales, la matriz solar desplegable, o ROSA, Consiste en un ala central hecha de un material flexible que contiene células fotovoltaicas para convertir la luz en electricidad. A cada lado del ala hay un brazo estrecho que se extiende a lo largo del ala para brindar apoyo. llamado boom compuesto de alta deformación. Los brazos son como tubos partidos hechos de un material compuesto rígido, aplanados y enrollados a lo largo para su lanzamiento. La matriz se enrolla o se abre sin motor, utilizando la energía almacenada de la estructura de los brazos que se libera a medida que cada brazo pasa de una forma de bobina a un brazo de soporte recto.

ROSA se puede adaptar fácilmente a diferentes tamaños, incluyendo matrices muy grandes, para proporcionar energía a una variedad de naves espaciales futuras. También tiene el potencial de hacer que los paneles solares sean más compactos y livianos para radio y televisión por satélite. predicción del tiempo, GPS y otros servicios utilizados en la Tierra. Además, la tecnología posiblemente podría adaptarse para proporcionar energía solar en ubicaciones remotas. La tecnología de los brazos tiene aplicaciones potenciales adicionales, como para comunicaciones y antenas de radar y otros instrumentos.

La investigación de ROSA analiza qué tan bien se despliega este nuevo tipo de paneles solares en la microgravedad y las temperaturas extremas del espacio. La investigación también mide la fuerza y ​​durabilidad de la matriz y cómo responde la estructura a las maniobras de la nave espacial.

"Cuando la matriz está conectada a un satélite, que la nave espacial necesitará maniobrar, que crea torque y hace que el ala, o manta, vibrar "explica el investigador principal Jeremy Banik, ingeniero de investigación senior en el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, Base de la Fuerza Aérea de Kirtland en Nuevo México. "Necesitamos saber con precisión cuándo y cómo vibra para no perder el control de la nave espacial. La única forma de probarlo es en el espacio".

La investigación monitoreará la matriz desplegada a pleno sol y sombra completa y recopilará datos sobre cuánto vibra cuando se mueve de sombra a luz. Esta vibración conocido como chasquido térmico, podría presentar desafíos en la operación de satélites con funciones sensibles, y los investigadores quieren aprender cómo evitar esos desafíos con ROSA.

"Esta estructura es muy delgada, solo unos pocos milímetros de grosor, y se calienta muy rápido, decenas de grados en unos segundos, "Dice Banik." Eso crea cargas en el ala que podrían hacer que se estremezca. Eso crearía problemas por ejemplo, si un satélite intentaba tomar una foto al mismo tiempo ".

La investigación medirá la potencia producida por la matriz para ver qué tan delgada, Las células fotovoltaicas cristalinas aguantan durante el lanzamiento. Además, los investigadores quieren ver cómo maneja la matriz la retracción.

"Queremos demostrar que podemos jalar el ala hacia atrás de una manera predecible, ", Dice Banik." Una razón práctica es que tenemos que retirarlo para guardarlo después de esta investigación, pero será bueno saber que se puede hacer para futuras aplicaciones, potencialmente para una nave espacial altamente maniobrable ".

La intención de esta investigación, Banik explicó, consiste en comparar los datos de ROSA en órbita con las predicciones de modelos previamente validadas mediante mediciones en tierra en un entorno simulado.

"Reconozcamos que estamos tratando de aprender cómo se comporta, esto es un experimento y no una demostración, por lo que recopilaremos datos útiles incluso si no se comportan de la manera que esperamos". "Dijo Banik.

Los investigadores en el terreno iniciarán un video de despliegue y retracción, y los sensores integrados en la matriz registrarán datos sobre el rendimiento fotovoltaico, temperatura, y aceleraciones.

"Al lanzarse al espacio, la masa y el volumen lo son todo, y ROSA es un 20 por ciento más liviano y cuatro veces más pequeño en volumen que los arreglos de paneles rígidos, ", Dice Banik." Se obtiene un gran ahorro de costes al reducir un poco la masa y el volumen, lo que permite aumentar el ancho de banda en un satélite de comunicaciones y, por ejemplo, hacer que el GPS sea más accesible y confiable para todos ".

En otras palabras, esta pequeña matriz realmente podría cambiar la forma en que funciona la energía solar.