p Esta imagem conceitual mostra velas solares de luz refletiva presas ao Near-Earth Asteroid Scout da NASA enquanto o satélite conduz um experimento. Um cientista da RIT está promovendo a próxima geração de velas solares usando novos materiais fotônicos. Crédito:NASA
p As naves espaciais equipadas com velas e impulsionadas pelo sol não são mais o assunto da ficção científica ou de missões espaciais teóricas. Agora, um pesquisador do Rochester Institute of Technology está levando a navegação solar para o próximo nível com materiais fotônicos avançados. p Metamateriais - uma nova classe de estruturas feitas pelo homem com propriedades não convencionais - podem representar o próximo salto tecnológico para velas solares, de acordo com Grover Swartzlander, professor do Chester F. Carlson Center for Imaging Science da RIT. Ele propõe a substituição de velas metálicas reflexivas por velas de metafilme difrativas. Os novos materiais podem ser usados para orientar fótons refletidos ou transmitidos para perto da Terra, viagens espaciais interplanetárias e interestelares.
p "Os filmes difrativos também podem ser projetados para substituir sistemas mecânicos pesados e sujeitos a falhas por controles eletro-ópticos mais leves, sem partes móveis, " ele disse.
p Swartzlander está liderando um estudo exploratório apoiado pelo financiamento da fase um do programa Innovative Advanced Concepts da NASA. Os nove meses, $ 125, O prêmio 000 incentiva o desenvolvimento de tecnologia visionária com potencial para revolucionar a exploração espacial futura. A Optical Society está realizando uma reunião de incubadora, Filmes de metamaterial para propulsão no espaço por pressão de radiação, 7 a 9 de outubro em Washington, D.C., para criar um roteiro para o avanço das velas de metamateriais em satélites em órbita baixa da Terra chamados CubeSats. Swartzlander facilitará a reunião com os co-organizadores Les Johnson, gerente do escritório de projetos de tecnologia de propulsão no espaço na NASA Marshall Space Flight e investigador principal da missão NASA Near-Earth Asteroid Scout, ou NEA Scout; e Nelson Tabirian, presidente da BEAM Co., especializada em tecnologias e materiais óticos.
p "Os CubeSats estão se tornando de grande importância nacional para a ciência, segurança e fins comerciais, "Disse Swartzlander." O potencial para aumentar, desorbitar ou manter centenas de CubeSats na órbita baixa da Terra seria uma virada de jogo reconhecida que criaria entusiasmo e defesa entre a crescente comunidade de estudantes de pequenos satélites, empresários e cientistas e engenheiros aeroespaciais. "
p As velas solares ligadas ao Near-Earth Asteroid Scout da NASA foram testadas em junho em uma sala limpa na NeXolve Corp. em Huntsville, Ala. Grover Swartzlander, professor do RIT, e Amber Dubill, estudante de engenharia mecânica, um estudante líder no grupo de pesquisa de Exploração Espacial da RIT, participou da implantação de teste. Crédito:NASA / Emmett dado
p O NEA Scout será a primeira missão científica CubeSat com velas acopladas. É um dos 13 satélites que conduzirão investigações de ciência e tecnologia como parte da Missão de Exploração-1 da NASA. O EM-1 está programado para ser lançado este ano no novo foguete do Sistema de Lançamento Espacial. Quando implantado, A vela de poliimida revestida de alumínio do NEA Scout refletirá a luz do sol para impulsionar a espaçonave robótica de reconhecimento em seu cruzeiro de dois anos.
p Swartzlander disse que velas difrativas de metafilme podem corrigir as limitações conhecidas das velas metálicas reflexivas - superaquecimento, uso ineficiente de fótons e inclinação excessiva da espaçonave - porque os novos materiais podem:
- Baixa absorção:As superfícies difrativas propostas eliminariam problemas inerentes aos revestimentos metálicos, que aquecem e comprometem os substratos da vela;
- Reutilização de fótons:velas difrativas reciclariam fótons transmitidos, convertendo-os em energia solar-elétrica ou difratando a luz duas vezes para aumentar o impulso. (As velas reflexivas refletem os fótons de volta para o espaço ou absorvem no revestimento metálico); e
- Orientação melhorada:velas difrativas mantêm uma posição mais eficiente de frente para o sol, permitindo uma propulsão e geração altamente eficiente de energia elétrica solar em células fotovoltaicas embutidas. (As velas reflexivas funcionam melhor quando a espaçonave está inclinada. No entanto, esta orientação diminui a projeção de energia solar na vela.)
p "Velas difrativas também podem ser projetadas para propulsão baseada em laser, um conceito de décadas que recentemente atraiu um interesse significativo de investidores privados, resultando em um programa chamado Breakthrough Starshot, "Swartzlander disse.
p Um líder em seu campo, Swartzlander conduziu pesquisas pioneiras no coronógrafo de vórtice óptico, vórtices ópticos, solitons, teoria da coerência, pinças ópticas e elevador óptico. Ele é o editor-chefe do
Jornal da Optical Society of America B .
