Ο ήλιος θα τροφοδοτήσει ένα βασικό μέρος της επερχόμενης αποστολής Artemis 1 της NASA μέσω ενός ηλιακού πανιού που αναπτύχθηκε από την εταιρεία NeXolve στην Αλαμπάμα για να πετάξει ένα σκάφος στο βαθύ διάστημα χωρίς να χρειάζεται καύσιμα.
Τα ηλιακά πανιά χρησιμοποιούν την ορμή από το φως για να ωθήσουν ένα διαστημικό σκάφος χωρίς προωθητικό, παρόμοια με το πώς ο άνεμος προωθεί ένα ιστιοφόρο στην ανοιχτή θάλασσα.
Και το Xolveτο ηλιακό πανί του θα συνδεθεί NASA’s Near-Earth Asteroid Scout (NEAS) σε μέγεθος κουτιού παπουτσιών, ένας τύπος μικρού διαστημικού σκάφους γνωστό ως CubeSat που θα εκτοξευτεί από Άρτεμις 1του πύραυλο και στάλθηκε για να εξερευνήσει έναν μικρό αστεροειδή κοντά στη Γη.
Η τεχνολογία θα μπορούσε να βοηθήσει την αποστολή στον Άρη
Η αποστολή θα δείξει τις δυνατότητες της τεχνολογίας ηλιακών πανιών, την οποία η NASA δεν έχει αναπτύξει ποτέ σε αυτήν την κλίμακα και η οποία θα μπορούσε κάποια μέρα να χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει μια αποστολή στον Άρη.
«Τα ηλιακά πανιά είναι ικανά να επιτυγχάνουν πολύ υψηλή ταχύτητα και έτσι να μειώνουν τους χρόνους ταξιδιού για αποστολές σε προορισμούς μακριά από τη Γη», είπε στο Dezeen ο πρόεδρος της Nexolve Τζιμ Μουρ.
Τα ηλιακά πανιά λειτουργούν επειδή τα σωματίδια φωτός, ή τα φωτόνια, που ακτινοβολούν από τον ήλιο έχουν ορμή και ασκούν δύναμη σε αντικείμενα που αγγίζουν. Στο διάστημα, χωρίς την προστασία της ατμόσφαιρας της Γης, το ηλιακό φως είναι τόσο άφθονο που αυτή η πίεση της ηλιακής ακτινοβολίας μπορεί να αξιοποιηθεί για ταξίδια.
Για να δουλέψετε το πανί πρέπει να είναι πολύ λεπτό — 40 έως 100 φορές πιο ελαφρύ από ένα κομμάτι χαρτί γραφής, σύμφωνα με τη NASA — και ανακλαστική έτσι ώστε να δημιουργείται η μεγαλύτερη δυνατή ώθηση καθώς τα φωτόνια αναπηδούν.
Πρέπει επίσης να είναι μεγάλα για να συλλάβουν αρκετά φωτόνια για να έχουν αποτέλεσμα. Το ηλιακό πανί που θα ξεδιπλωθεί από τη μικροσκοπική ΝΕΑΣ θα έχει έκταση 86 τετραγωνικά μέτρα, που ισοδυναμεί περίπου με τη μία πλευρά ενός γηπέδου βόλεϊ.
Είναι κατασκευασμένο από ένα υλικό που αναπτύχθηκε αρχικά από τη NASA και αδειοδοτήθηκε από τη NeXolve που ονομάζεται Colorless Polyimide 1 (CP1) που ο Moore λέει ότι διατηρεί τη δύναμή του και την ευελιξία του στο εχθρικό διαστημικό περιβάλλον, καλυμμένο με μια ανακλαστική επίστρωση.
Η NeXolve έχει αναπτύξει τεχνικές κατασκευής που της επιτρέπουν να κατασκευάζει φιλμ από αυτό το υλικό σε πάχος μόνο 2,5 microns (0,0025 χιλιοστά), επομένως ζυγίζει περίπου το μισό από άλλες μεμβράνες πολυιμιδίου.
Η χρήση «δωρεάν» ενέργειας μειώνει την ανάγκη για καύσιμα
Η ώθηση από το ηλιακό πανί μπορεί να ωθήσει ένα σκάφος μέσα στο διάστημα, αλλά μπορεί επίσης να του επιτρέψει να αιωρείται σε ένα σταθερό σημείο ή να περιστρέφεται – κινήσεις που συνήθως απαιτούν σημαντική ποσότητα καυσίμου. Χωρίς τόση ανάγκη για καύσιμα, το σκάφος μπορεί να είναι μικρότερο και ελαφρύτερο και μπορεί να φτάσει σε προορισμούς στο βαθύ διάστημα γρηγορότερα.
«Τα ηλιακά πανιά αξιοποιούν και αντανακλούν την ενέργεια του ήλιου για να παράγουν μια χαμηλή αλλά συνεχή επιτάχυνση στο διάστημα», δήλωσε ο διευθυντής αεροδιαστημικών προϊόντων της NeXolve, Jim Pearson. «Μακροπρόθεσμα, η συνεχής επιτάχυνση οδηγεί σε υψηλή ταχύτητα που επιτρέπει επιστημονικές αποστολές στο βαθύ διάστημα».
«Οι αποστολές ηλιακών πανιών μπορούν επίσης να συνδυαστούν με καινοτόμες τροχιές αιώρησης του ήλιου για να επωφεληθούν από ακόμη περισσότερη «δωρεάν» ενέργεια».
Σύμφωνα με τον Moore, τα πανιά είναι ιδιαίτερα ελκυστικά για εφαρμογές όπως η παρακολούθηση του καιρού στο διάστημα που απαιτούν από ένα διαστημόπλοιο να πετάξει σε ασταθή θέση τροχιάς για την οποία χρειάζονται συνεχή ώθηση για να διατηρήσουν την τροχιά τους, καθιστώντας ευκολότερη την πρόβλεψη ηλιακών καταιγίδων που μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα με την ισχύ. δίκτυα, δορυφόροι και εξοπλισμός επικοινωνιών.
«Ένα ηλιακό πανί θα επέτρεπε στους δορυφόρους παρακολούθησης του καιρού του διαστήματος να πετάξουν πιο κοντά στον ήλιο και να βελτιώσει σημαντικά τον χρόνο προειδοποίησης για ηλιακές καταιγίδες», είπε ο Μουρ. „Αυτός ο επιπλέον χρόνος θα επιτρέψει τη λήψη καλύτερων προφυλάξεων ασφαλείας για την προετοιμασία των συστημάτων για τις επερχόμενες διακοπές ηλιακών εκλάμψεων.“
Η τεχνολογία μπορεί επίσης να έχει εφαρμογή στη γεωμηχανική για χρήση ως ηλιοπροστασία του διαστήματος για να βοηθήσει στον μετριασμό της υπερθέρμανσης του πλανήτη.
«Κοιτάζοντας ακόμη πιο μακριά στο μέλλον, πολύ μεγάλες δομές που μοιάζουν με ηλιακά πανιά μπορεί να κατασκευαστούν στην τροχιά της Γης για να εμποδίσουν μέρος της ενέργειας του ήλιου να φτάσει στη Γη», είπε ο Μουρ.
Ηλιακή ενέργεια «ακόμη πιο άφθονη» στο διάστημα
Τα ηλιακά πανιά δεν είναι η μόνη ηλιακή διαστημική τεχνολογία πάνω στην οποία εργάζεται η NeXolve. Η εταιρεία άρχισε να εργάζεται σε αυτόν τον τομέα τη δεκαετία του 1980 με την τεχνολογία Solar Thermal Propulsion (STP), η οποία περιλαμβάνει την εστίαση του ηλιακού φωτός μέσω ενός ανακλαστήρα για τη θέρμανση του προωθητικού πυραύλων.
Ο Μουρ αποκαλεί τον ήλιο «την πιο άφθονη και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας που είναι διαθέσιμη στους ανθρώπους» και λέει ότι η αφθονία του στο διάστημα ανοίγει ευκαιρίες που δεν είναι διαθέσιμες στη Γη.
«Στη Γη, η ηλιακή ενέργεια είναι μια αυξανόμενη μορφή ανανεώσιμης ενέργειας που επί του παρόντος αντιπροσωπεύει περίπου το 4% της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες και αυτό το ποσοστό αυξάνεται κάθε χρόνο», είπε ο Μουρ. «Στο διάστημα, η ηλιακή ενέργεια είναι ακόμη πιο άφθονη για εφαρμογές στην τροχιά της Γης και στη Σελήνη».
«Έχουν αναπτυχθεί πολλές σχεδιαστικές ιδέες που θα χρησιμοποιούσαν τεράστιες ηλιακές συστοιχίες στην τροχιά της γης για να συλλέξουν ενέργεια και να την εκπέμψουν στη Γη για να τροφοδοτήσουν το ηλεκτρικό δίκτυο», συνέχισε. «Οι μελλοντικές δραστηριότητες της NASA στο φεγγάρι θα βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στην ηλιακή ενέργεια για ηλεκτρική ενέργεια και άλλες εφαρμογές όπως η θέρμανση του σεληνιακού ρεγόλιθου για την εξόρυξη νερού και οξυγόνου, τη δημιουργία οικοδομικών υλικών και τον περιβαλλοντικό έλεγχο των εγκαταστάσεων».
Η αποστολή Artemis 1 ορίστηκε για τον Οκτώβριο μετά από καθυστερήσεις
Το Artemis 1 είναι η πρώτη πτήση στο πρόγραμμα Artemis της NASA, το οποίο στοχεύει να επιστρέψει ανθρώπους στο φεγγάρι για πρώτη φορά από το 1972 και τελικά να διευκολύνει μια ανθρώπινη αποστολή στον Άρη.
Η αποστολή χωρίς πλήρωμα σε τροχιά σελήνης θα είναι μια δοκιμή για το διαστημόπλοιο Orion και τον πύραυλο Space Launch System (SLS), καθώς και μεταφορά 10 δορυφόρων CubeSat, συμπεριλαμβανομένου του NEAS, που θα διασκορπιστούν για τις δικές τους επιστημονικές αποστολές.
Η εκτόξευση του Artemis 1 είχε προγραμματιστεί για τις 29 Αυγούστου 2022, αλλά έχει αναβληθεί αρκετές φορές, αρχικά λόγω τεχνικών προβλημάτων και πιο πρόσφατα λόγω του τυφώνα Ian. Η επόμενη προσπάθεια εκτόξευσης είναι πλέον πιθανό να πραγματοποιηθεί το νωρίτερο στα μέσα Οκτωβρίου.
Η NASA συνεργάζεται με άλλες διαστημικές υπηρεσίες καθώς και εμπορικούς εταίρους για την Artemis, επομένως το πρόγραμμα περιλαμβάνει ένα προσεδάφιο φεγγαριού που αναπτύχθηκε από τη SpaceX με το όνομα Starship καθώς και ένα πιθανό σεληνιακό όχημα των Lockheed Martin, General Motors και Goodyear.
Οι εικόνες είναι ευγενική προσφορά της NeXolve.
Ηλιακή Επανάσταση
Αυτό το άρθρο είναι μέρος της σειράς Solar Revolution της Dezeen, η οποία διερευνά τις ποικίλες και συναρπαστικές πιθανές χρήσεις της ηλιακής ενέργειας και πώς οι άνθρωποι μπορούν να εκμεταλλευτούν πλήρως την απίστευτη δύναμη του ήλιου.
