Neue Entwicklungen bei Sonnensegeln könnten Missionen zu den Polen der Sonne ermöglichen
Es braucht viel Energie, um ein Raumschiff durch die Erdatmosphäre und aus seiner Schwerkraft zu bringen. Aber sobald ein Fahrzeug die Umlaufbahn erreicht hat, benötigt es relativ wenig Energie, um sich durch den Weltraum zu bewegen. Tatsächlich könnten selbst winzige Mengen konstanter Energie es einem Schiff ermöglichen, in die entferntesten Tiefen des Sonnensystems zu reisen, was das Prinzip des Sonnensegelns ist. Diese Technologie bringt riesige, dünne Schichten aus reflektierendem Material an einem Raumfahrzeug an. Winzige Lichtphotonen der Sonne prallen von diesem Material ab und geben dem Schiff einen winzigen Schub nach vorne, sodass es durch den Weltraum segeln kann.
Sonnensegelboote wie das LightSail 2 haben bewiesen, dass die Technik prinzipiell funktioniert. Es gibt jedoch einige Einschränkungen. Zunächst einmal fahren Solarsegelboote viel langsamer als solche, die von Triebwerken angetrieben werden. Ein größeres Problem ist jedoch die Navigation. Sonnensegel müssen mit der verfügbaren Sonneneinstrahlung arbeiten, und sie zu manövrieren ist schwierig. Jetzt untersucht die NASA neue Designs für Sonnensegel, die ihre Navigationsfähigkeiten verbessern würden.
Die Idee ist, eine Technologie namens diffraktive Sonnensegel zu verwenden, die kleine Gitter in den Segeln haben, die etwas Licht durchlassen. Wenn Licht durch eine kleine Öffnung fällt, breitet es sich in einem als Beugung bezeichneten Prozess aus, der immer noch einen Druck gegen das Segel ausübt. Aber aufgrund der Gitter kann das einfallende Licht präziser gesteuert werden, wodurch das Fahrzeug genauer manövriert werden kann.
„Mit der Beugung können Sie im Wesentlichen den Winkel anpassen, in dem das einfallende Licht umgelenkt wird“, erklärte Amber Dubill vom Labor für Angewandte Physik der Johns Hopkins University, Leiterin des Forschungsteams, in einer Erklärung . Es ermöglicht auch, dass das Segel kleiner ist als die derzeitigen riesigen Segel, die von Sonnensegelfahrzeugen verwendet werden.
Das Team entwickelt die Technologie im Hinblick auf die Durchführung einer Demonstrationsmission, die die Pole der Sonne besuchen würde. Es ist schwierig, diese Pole mit herkömmlichen Antriebssystemen für Raumfahrzeuge zu erreichen, aber Sonnensegel könnten verwendet werden, um ein Fahrzeug in eine Umlaufbahn um sie herum zu bringen.
„Während diese Technologie eine Vielzahl von Missionsarchitekturen verbessern kann, ist sie bereit, den Bedarf der Heliophysik-Gemeinschaft an einzigartigen Fähigkeiten zur Sonnenbeobachtung stark zu beeinflussen“, sagte Dubill. „Mit dem kombinierten Fachwissen unseres Teams in den Bereichen Optik, Luft- und Raumfahrt, traditionelles Sonnensegeln und Metamaterialien hoffen wir, Wissenschaftlern zu ermöglichen, die Sonne wie nie zuvor zu sehen.“
Die NASA hat der Gruppe ein Forschungsstipendium in Höhe von 2 Millionen US-Dollar gewährt, um diese Technologie im Rahmen ihres Programms Innovative Advanced Concepts (NIAC) zu entwickeln. „Da wir uns weiter als je zuvor in den Kosmos vorwagen, brauchen wir innovative, hochmoderne Technologien, um unsere Missionen voranzutreiben“, sagte NASA-Administrator Bill Nelson in einer Erklärung . „Das NASA-Programm „Innovative Advanced Concepts“ hilft dabei, visionäre Ideen – wie neuartige Sonnensegel – freizusetzen und sie der Realität näher zu bringen.“