Affinché l’equipaggio di SYFY‘S L’Arca per raggiungere un altro sistema stellare, avrebbero bisogno di un veicolo spaziale in grado di percorrere rapidamente lunghe distanze, con un fabbisogno minimo di carburante. Nello spettacolo, risolvono il problema utilizzando un motore a ioni alimentato elettricamente, ma nel mondo reale potremmo risolverlo navigando nello spazio su onde fatte di luce solare.
Il 24 aprile 2024, la NASA ha lanciato in orbita il suo Advanced Composite Solar Sail System (ACS3, in breve), in una missione per testare la prossima generazione di veicoli spaziali a vela solare.
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Le vele solari funzionano in modo simile alle tradizionali vele per barche catturando la pressione esterna per spingere una nave attaccata. La differenza nello spazio è che la pressione proviene dalla luce delle stelle invece che dal vento. Una volta che una vela solare viene dispiegata nello spazio, i fotoni di una stella vicina (in questo caso, il Sole) colpiscono la superficie riflettente della vela e rimbalzano indietro, trasferendo parte del loro momento nel processo.
L’impatto individuale di ciascun fotone è piccolo, ma con una vela sufficientemente grande è possibile raccogliere abbastanza luce da spingere un carico utile senza dover trasportare carburante. Di conseguenza, possiamo pianificare missioni che vanno più lontano e costano meno eliminando quasi completamente il carburante dall’equazione.
Le vele stesse sono incredibilmente sottili, progettate per essere il più leggere possibile per evitare di sovraccaricare l’imbarcazione che sostengono, ma devono essere sostenute. L’aggiunta di una struttura a braccio dà forma alle vele solari, ma aggiunge anche peso. L’obiettivo della NASA è stato quello di sviluppare una struttura del boma che possa ripiegarsi in modo compatto, aggiungere il minor peso possibile alla missione complessiva e fornire comunque il supporto strutturale di cui la vela ha bisogno. Questo è il problema che la NASA spera che l’ACS3 risolva.
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“I bracci tendevano ad essere pesanti e metallici o realizzati in materiale composito leggero con un design voluminoso, nessuno dei quali funziona bene per i piccoli veicoli spaziali di oggi. Le vele solari necessitano di bracci molto grandi, stabili e leggeri che possano ripiegarsi in modo compatto. I boma di questa vela sono a forma di tubo e possono essere schiacciati e arrotolati come un metro a nastro in un piccolo pacchetto offrendo allo stesso tempo tutti i vantaggi dei materiali compositi, come meno piegamenti e flessioni durante i cambiamenti di temperatura”, ha affermato Keats Wilkie, il ricercatore principale della missione. in una dichiarazione.
Un CubeSat costruito da NanoAvionics lanciato a bordo di un razzo elettronico dal Launch Complex 1 a Māhia, in Nuova Zelanda, il 24 aprile. Il CubeSat è responsabile del trasporto dell’ACS3 durante il lancio e in un’orbita di circa 600 miglia (1.000 chilometri). Una volta lì, srotolerà i bracci e dispiegherà la vela solare di 800 piedi quadrati. Una volta completamente aperto e nel giusto orientamento, l’ACS3 dovrebbe essere abbastanza luminoso da poter essere visto ad occhio nudo da terra, più o meno luminoso quanto la stella Sirio.
Tutto ciò verrà arrotolato e infilato in un pacco delle dimensioni di una mano. Il processo di dispiegamento del boma e della vela verrà catturato dal punto di vista del CubeSat, utilizzando telecamere montate all’esterno. Lo spiegamento del boma e della vela è lo scopo principale della missione, ma una volta dispiegata, i controllori della missione la metteranno alla prova. Angolando la vela verso o lontano dal Sole, si aspettano di controllare il modo in cui si muove la navicella spaziale.
Ciò che gli ingegneri apprendono da questa missione di prova getterà le basi per missioni più ambiziose in futuro. La struttura del braccio ACS3 potrebbe supportare una vela grande fino a 5.400 piedi quadrati e le versioni future potrebbero supportare vele davvero enormi grandi fino a 21.500 piedi quadrati, all’incirca le dimensioni di un campo da calcio.
La NASA suggerisce che strutture simili potrebbero essere utilizzate anche nelle future missioni sulla Luna o su Marte fornendo supporto strutturale agli habitat dell’equipaggio. Se le cose andranno secondo i piani, questi boom e altri simili potrebbero rappresentare una soluzione universale per le strutture di supporto spaziali da qui a Proxima centauri.
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