När NASA:s utforskning fortsätter att tänja på gränserna kan ett nytt solsegelkoncept som valts ut av byrån för utveckling mot ett demonstrationsuppdrag föra vetenskapen till nya destinationer.

Projektet Diffractive Solar Sailing valdes ut för fas III-studie under NASAs program för innovativa avancerade koncept (NIAC). Fas III syftar till att strategiskt omvandla NIAC-koncept med största möjliga effekt för NASA, andra statliga myndigheter eller kommersiella partner.

"När vi vågar oss längre ut i kosmos än någonsin tidigare, kommer vi att behöva innovativ, spjutspetsteknologi för att driva våra uppdrag", säger NASA-administratör Bill Nelson. "NASA Innovative Advanced Concepts-programmet hjälper till att låsa upp visionära idéer – som nya solsegel – och föra dem närmare verkligheten."

Som en segelbåt som använder vinden för att korsa havet, använder solsegel det tryck som utövas av solljus för att driva en farkost genom rymden. Befintliga reflekterande solsegeldesigner är vanligtvis mycket stora och mycket tunna, och de begränsas av solljusets riktning, vilket tvingar fram avvägningar mellan kraft och navigering. Diffraktiva ljussegel skulle använda små gitter inbäddade i tunna filmer för att dra fördel av en egenskap hos ljus som kallas diffraktion, vilket gör att ljus sprids ut när det passerar genom en smal öppning. Detta skulle göra det möjligt för rymdfarkosten att använda solljus mer effektivt utan att offra manövrerbarheten.

"Att utforska universum betyder att vi behöver nya instrument, nya idéer och nya sätt att gå till platser", säger Jim Reuter, biträdande administratör för NASA:s Space Technology Mission Directorate (STMD) vid NASA:s högkvarter i Washington. "Vårt mål är att investera i dessa tekniker under hela deras livscykel för att stödja ett robust ekosystem av innovation."

Den nya Fas III-utmärkelsen kommer att ge forskargruppen 2 miljoner USD under två år för att fortsätta teknikutvecklingen som förberedelse för ett potentiellt framtida demonstrationsuppdrag. Projektet leds av Amber Dubill från Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland.

"NIAC tillåter oss att främja några av de mest kreativa teknikkoncepten inom flyg- och rymdindustrin", säger Mike LaPointe, tillförordnad programledare för NIAC-programmet vid NASAs högkvarter. "Vårt mål är att förändra det möjliga, och diffraktiv solsegling lovar att göra just det för ett antal spännande nya uppdragstillämpningar."

Diffraktiv ljussegling skulle utöka kapaciteten för solsegel utöver vad som är möjligt med uppdrag under utveckling idag. Projektet leds av Amber Dubill från Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland. Genomförbarheten av konceptet har tidigare studerats under NIAC:s Fas I- och Fas II-utmärkelser, ledd av Dr. Grover Swartzlander från Rochester Institute of Technology i New York, som fortsätter som medutredare i projektet. Les Johnson, ledare för två av NASA:s kommande solsegeluppdrag vid NASA:s Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama, är också medutredare. Under de tidigare utmärkelserna designade, skapade och testade teamet olika typer av diffraktiva segelmaterial; genomfört experiment; och designade nya navigerings- och kontrollscheman för ett potentiellt diffraktivt ljussegeluppdrag som kretsar runt solens poler.

Arbetet under Fas III kommer att optimera segelmaterialet och utföra marktester till stöd för detta konceptuella soluppdrag. Banor som passerar över solens nord- och sydpoler är svåra att uppnå med konventionella rymdfarkoster. Lättviktiga diffraktiva ljussegel, framdrivna av solljusets konstanta tryck, skulle kunna placera en konstellation av vetenskapliga rymdfarkoster i omloppsbana runt solens poler för att förbättra vår förståelse av solen och förbättra vår förmåga att prognostisera rymdväder.

"Diffraktiv solsegling är en modern version av ljussegelns årtionden gamla vision. Även om denna teknik kan förbättra en mängd olika uppdragsarkitekturer, är den redo att i hög grad påverka heliofysiksamhällets behov av unika solobservationsförmåga", säger Dubill. "Med vårt teams kombinerade expertis inom optik, rymd, traditionell solsegling och metamaterial hoppas vi kunna tillåta forskare att se solen som aldrig förr." + Utforska vidare

NASA väljer teknikkoncept i ett tidigt skede för nya, fortsatta studier