Nuevo diseño para velas solares en naves espaciales

Los científicos han estado haciendo diseños de velas solares para propulsar naves espaciales durante décadas, pero un nuevo enfoque que está siendo desarrollado por un profesor del Instituto Tecnológico de Rochester (RIT) podría ser la clave para ayudar a futuras naves espaciales a fotografiar por primera vez los polos del sol.

La NASA anunció hace casi un año que financiaría al profesor Grover Swartzlander del RIT a través de su programa de Conceptos Avanzados Innovadores de la NASA (NIAC) para explorar la viabilidad de las velas solares difractivas en los próximos dos años.

"Nos estamos embarcando en una nueva era de viajes espaciales que hace uso de la presión de la radiación solar en las grandes y delgadas membranas de las velas", dijo Swartzlander. "La idea convencional durante los últimos 100 años ha sido utilizar una vela reflectante como un revestimiento metálico en un polímero fino y desplegarlo en el espacio, pero también se puede obtener una fuerza basada en la ley de difracción. En comparación con una vela reflectante, creemos que una vela difractiva podría ser más eficiente y podría soportar mejor el calor del sol. Estas velas son transparentes, por lo que no van a absorber mucho calor del sol, y no tendremos el problema de gestión del calor como se hace con una superficie metálica".

El profesor Swartzlander. (Foto: RIT)

Velas solares difractivas

Swartzlander está desarrollando las velas solares difractivas usando películas ópticas hechas de metamateriales, que están diseñadas para tener propiedades que no se encuentran en los materiales naturales. Este enfoque permite que las velas tengan una menor masa y sustituye la navegación mecánica con direccionamiento por haz electro-óptico, que es más eficiente y menos propensa a las averías.

En última instancia, Swartzlander espera utilizar estas velas difractivas para poner una constelación de satélites en varias órbitas diferentes alrededor del sol para proporcionar una vista de 360 grados de él. Estima que se necesitarían cinco años para que las naves espaciales que con velas solares difractivas alcanzasen los polos del sol y espera ver una misión de demostración dentro de los próximos cinco años para ver cómo las velas solares difractivas actuarán en el espacio.

"La Academia Nacional de Ciencias está continuamente pidiendo más misiones que ayuden a entender la física del sol, y esto podría ser una parte importante de ello", dijo Swartzlander.

Swartzlander llevó a cabo un estudio de Fase I del NIAC de nueve meses en 2018, que culminó en una reunión en Washington, D.C., para crear una hoja de ruta para el avance de las velas de metamaterial en los satélites de órbita terrestre baja llamados CubeSats.

Mientras tanto, se espera que la misión del Explorador de Asteroides Cercanos a la Tierra (NEA Scout) de la NASA incluya el primer uso de una vela solar reflectante en el espacio lejano. El NEA Scout es un CubeSat de seis unidades que volará al espacio en la nave espacial Orión de la NASA como parte de la Misión de Exploración-1 (Artemis-1). (Fuente: NCYT Amazings)