Solseglingsteknik har varit en dröm för många i decennier. Den enkla elegansen med att segla på solens ljusvågor har en drömmande aspekt som har fångat fantasin hos såväl ingenjörer som författare. Men de praktiska aspekterna av mängden energi som tas emot jämfört med den som behövs för att flytta användbara nyttolaster har fört dessa drömmar tillbaka till verkligheten. Nu utvecklar ett team som leds av Amber Dubill från John Hopkins University Applied Physics Laboratory och stöds av NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)-programmet en ny solsegelarkitektur som kanske redan har hittat sin mördarapp – heliofysik.

Tekniken de använder är känd som diffractive light sailing. Den har betydande fördelar jämfört med befintlig solsegelteknologi, inklusive förmågan att svänga. Det är ett stort problem för de flesta solsegel, som tappar effektivitet om de inte är direkt vända mot solen. Diffraktion gör att ljus sprids ut när det passerar genom en öppning. Att använda den här egenskapen i ett solsegelmaterial skulle göra det möjligt för en farkost att vända sig bort från solen samtidigt som den får trycket av ljus som trycker den i vilken riktning den än vrider sig.

För att skapa ett sådant diffraktivt tryck skapade teamet ett material med mycket små gitter inbäddade i det för att diffraktera ljuset på en yta som fortfarande kan dra nytta av kraften som skapas när ljuset absorberas. Detta skulle tillåta alla rymdfarkoster som använder seglet som ett framdrivningssystem att vända sig något bort från solen och fortfarande dra nytta av en kraftfull stöt från ljusets fotoner.

För att bevisa denna teknik, stödjer NIAC den med ett Fas III-anslag efter att framgångsrikt slutfört Fas I och Fas II under de senaste åren. Fas III kommer med 2 miljoner USD i finansiering under två år för att fortsätta utvecklingen av materialet som används på solsegeln, vilket kulminerar i marktester som kan förebåda en övergång till användning i rymden.

Deep space är den mest troliga platsen för en applikation som dessa diffraktiva segel. I synnerhet tror forskarna att de kommer att vara avgörande för heliofysik. Traditionell framdrivningsteknik fungerar inte bra runt solens poler, med tanke på den magnetiska interferensen i det utrymmet. Traditionella solsegel skulle inte heller fungera bra, eftersom det infallande ljuset som faller på dem på dessa platser antingen skulle trycka dem längre bort från solen eller inte trycka dem alls.

Med ett diffraktivt solsegel kunde en rymdfarkost fortfarande orientera sig i rätt riktning samtidigt som kraften från ljuset används för att röra sig effektivt. Detta skulle göra det möjligt för en farkost utrustad med en att observera solen från en vinkel som aldrig tidigare skådats. Men det är fortfarande en lång väg kvar innan någon farkost är utrustad med en sådan. Finansieringsvägen förbi Fas III av NIAC är i bästa fall grumlig för nu, och det kommer fortfarande att finnas mer utvecklingsarbete kvar att göra efter ytterligare två år av utveckling. Men med tur kan en ny typ av solsegel kopplas till nästa generations heliofysiklab. Och det kan så småningom användas på många andra program också. + Utforska vidare

NASA-stödda solsegel kan ta vetenskapen till nya höjder