Las velas solares difractivas, representadas en esta ilustración conceptual, podrían permitir misiones a lugares de difícil acceso, como las órbitas sobre los polos del Sol. Crédito:MacKenzi Martin
A medida que la exploración de la NASA continúa ampliando los límites, un nuevo concepto de vela solar seleccionado por la agencia para desarrollar una misión de demostración podría llevar la ciencia a nuevos destinos.
El proyecto Diffractive Solar Sailing fue seleccionado para el estudio de Fase III en el marco del programa Conceptos innovadores avanzados (NIAC) de la NASA. La Fase III tiene como objetivo hacer una transición estratégica de los conceptos NIAC con el mayor impacto potencial para la NASA, otras agencias gubernamentales o socios comerciales.
"A medida que nos adentramos más en el cosmos que nunca, necesitaremos tecnologías innovadoras y de vanguardia para impulsar nuestras misiones", dijo el administrador de la NASA, Bill Nelson. "El programa de Conceptos Avanzados Innovadores de la NASA ayuda a desbloquear ideas visionarias, como velas solares novedosas, y acercarlas a la realidad".
Al igual que un velero que usa el viento para cruzar el océano, las velas solares usan la presión ejercida por la luz solar para impulsar una nave a través del espacio. Los diseños de velas solares reflectantes existentes suelen ser muy grandes y muy delgados, y están limitados por la dirección de la luz solar, lo que obliga a hacer concesiones entre la potencia y la navegación. Las velas de luz difractivas usarían pequeñas rejillas incrustadas en películas delgadas para aprovechar una propiedad de la luz llamada difracción, que hace que la luz se disperse cuando pasa a través de una abertura estrecha. Esto permitiría que la nave espacial haga un uso más eficiente de la luz solar sin sacrificar la maniobrabilidad.
"Explorar el universo significa que necesitamos nuevos instrumentos, nuevas ideas y nuevas formas de ir a los lugares", dijo Jim Reuter, administrador asociado de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD) de la NASA en la sede de la NASA en Washington. "Nuestro objetivo es invertir en esas tecnologías a lo largo de su ciclo de vida para respaldar un sólido ecosistema de innovación".
El nuevo premio de la Fase III otorgará al equipo de investigación 2 millones de dólares durante dos años para continuar con el desarrollo tecnológico en preparación para una posible misión de demostración futura. El proyecto está dirigido por Amber Dubill del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland.
"NIAC nos permite fomentar algunos de los conceptos tecnológicos más creativos en la industria aeroespacial", dijo Mike LaPointe, ejecutivo interino del programa NIAC en la sede de la NASA. "Nuestro objetivo es cambiar lo posible, y la navegación solar difractiva promete hacer precisamente eso para una serie de nuevas y emocionantes aplicaciones de misión".
La vela difractiva extendería la capacidad de la vela solar más allá de lo que es posible con las misiones en desarrollo en la actualidad. El proyecto está dirigido por Amber Dubill del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland. La viabilidad del concepto se estudió previamente en los premios Fase I y Fase II de NIAC, dirigidos por el Dr. Grover Swartzlander del Instituto de Tecnología de Rochester en Nueva York, quien continúa como coinvestigador del proyecto. Les Johnson, líder de dos de las próximas misiones de vela solar de la NASA en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, también es co-investigador. Bajo los premios anteriores, el equipo diseñó, creó y probó diferentes tipos de materiales difractivos para velas; experimentos realizados; y diseñó nuevos esquemas de navegación y control para una posible misión de vela ligera difractiva que orbita los polos del Sol.
El trabajo en la Fase III optimizará el material de la vela y realizará pruebas en tierra en apoyo de esta misión solar conceptual. Las órbitas que pasan sobre los polos norte y sur del Sol son difíciles de lograr utilizando la propulsión de naves espaciales convencionales. Las velas ligeras difractivas, impulsadas por la presión constante de la luz solar, podrían colocar una constelación de naves espaciales científicas en órbita alrededor de los polos del Sol para avanzar en nuestra comprensión del Sol y mejorar nuestras capacidades de pronóstico del clima espacial.
"La navegación solar difractiva es una versión moderna de la visión de décadas de antigüedad de las velas de luz. Si bien esta tecnología puede mejorar una multitud de arquitecturas de misión, está preparada para impactar en gran medida la necesidad de la comunidad heliofísica de contar con capacidades de observación solar únicas", dijo Dubill. "Con la experiencia combinada de nuestro equipo en óptica, aeroespacial, navegación solar tradicional y metamateriales, esperamos permitir que los científicos vean el Sol como nunca antes". La NASA selecciona conceptos de tecnología en etapa inicial para un estudio nuevo y continuo
