Nueva tecnología de navegación solar para la NASA

Nueva tecnología de navegación solar para la NASA.

Las naves espaciales equipadas con velas y propulsadas por el sol ya no son materia de ciencia ficción o misiones espaciales teóricas. Ahora, un investigador del Instituto de Tecnología de Rochester está llevando la navegación solar al siguiente nivel con materiales fotónicos avanzados.

Los metamateriales, una nueva clase de estructuras hechas por el hombre con propiedades no convencionales, podrían representar el próximo salto tecnológico para las velas solares, según Grover Swartzlander, profesor del Centro Chester F. Carlson para la Ciencia de la Imagen de RIT.

Propone reemplazar las velas metálicas reflectantes con velas de metacrilato difractivas. Los nuevos materiales podrían usarse para dirigir fotones reflejados o transmitidos para viajes espaciales cercanos a la Tierra, interplanetarios e interestelares.

«Las películas difractivas también pueden diseñarse para reemplazar sistemas mecánicos pesados ​​y propensos a fallas con controles electroópticos más livianos que no tienen partes móviles», dijo.

Swartzlander está liderando un estudio exploratorio respaldado por fondos de la fase uno del programa Innovative Advanced Concepts de la NASA. El premio de nueve meses y $ 125,000 fomenta el desarrollo de tecnología visionaria con potencial para revolucionar la exploración espacial en el futuro.

La Sociedad Óptica está organizando una reunión de incubadora, Películas de Metamaterial para Propulsión en el Espacio por Presión de Radiación, del 7 al 9 de octubre en Washington, DC, para crear una hoja de ruta para el avance de las velas de metamateriales en satélites de órbita terrestre baja llamados CubeSats.

Swartzlander facilitará la reunión con los coorganizadores Les Johnson, gerente de la Oficina de Proyectos de Tecnología de Propulsión en el Espacio en el Vuelo Espacial Marshall de la NASA e investigador principal de la misión Scout Asteroid Near-Earth de la NASA, o NEA Scout; y Nelson Tabirian, presidente de BEAM Co.,

«CubeSats está adquiriendo una gran importancia nacional para la ciencia, la seguridad y los fines comerciales», dijo Swartzlander.

«El potencial para aumentar, desordenar o mantener a cientos de CubeSats de la órbita terrestre baja sería un cambio de juego reconocido que generaría entusiasmo y defensa entre la creciente comunidad de estudiantes, empresarios y científicos e ingenieros aeroespaciales de pequeños satélites».

NEA Scout será la primera misión científica de CubeSat con velas adjuntas. Es uno de los 13 satélites que realizarán investigaciones de ciencia y tecnología como parte de la Misión de Exploración 1 de la NASA. EM-1 está programado para ser lanzado este año en el nuevo cohete Space Launch System.

Cuando se despliega, la vela de poliimida recubierta de aluminio de NEA Scout reflejará la luz solar para impulsar la nave espacial robótica de reconocimiento en su crucero de dos años.

Swartzlander dijo que las velas de metacrilato difractivo podrían corregir las limitaciones conocidas de las velas metálicas reflectantes (sobrecalentamiento, uso ineficiente de fotones y inclinación excesiva de la nave espacial) porque los nuevos materiales pueden:

Absorción inferior:

las superficies difractivas propuestas eliminarían los problemas inherentes a los recubrimientos metálicos, que calientan y comprometen los sustratos de la vela;

Reutilización de fotones:

las velas difractivas reciclarían los fotones transmitidos, convirtiéndolos en energía solar-eléctrica o difractando la luz dos veces para obtener un impulso adicional. (Las velas reflectantes reflejan los fotones al espacio o se absorben en el recubrimiento metálico)

Orientación mejorada:

las velas difractivas mantienen una posición más eficiente frente al sol, permitiendo una propulsión altamente eficiente y la generación de energía eléctrica solar en células fotovoltaicas integradas.

(Las velas reflectantes funcionan mejor cuando la nave está inclinada. Sin embargo, esta orientación disminuye la proyección de energía solar sobre la vela).
«Las velas difractivas también pueden diseñarse para propulsión basada en láser, un concepto de décadas de antigüedad que recientemente atrajo un gran interés de los inversionistas privados, lo que resultó en un programa llamado Breakthrough Starshot», dijo Swartzlander.

Líder en su campo, Swartzlander ha llevado a cabo una investigación pionera sobre el coronágrafo de vórtice óptico, vórtices ópticos, solitones, teoría de la coherencia, pinzas ópticas y elevación óptica.

Leave a Reply