NASA-Mission zur Demonstration der Solarsegel-Technologie mit sehr hoher Geschwindigkeit

Die Sonne wird einen wichtigen Teil davon mit Strom versorgen NASAdie nächste Artemis-1-Mission über a Solar- Segel, das von der Firma NeXolve aus Alabama entwickelt wurde, um eine Maschine in der Tiefe zu fliegen Platz ohne dass Kraftstoff benötigt wird.

Sonnensegel nutzen den Impuls des Lichts, um ein Raumschiff ohne Triebwerk anzutreiben, ähnlich wie der Wind ein Segelboot auf hoher See antreibt.

NeXolvedas Sonnensegel wird daran befestigt NASAschuhkartongroße Near-Earth Asteroid Scout (NEAS), eine Art kleines Raumschiff, das als CubeSat bekannt ist und von dem es abgeworfen wird Artemis 1und geschickt, um einen kleinen Asteroiden in der Nähe der Erde zu erforschen.

Tech könnte Mars-Mission helfen

Die Mission wird das Potenzial der Sonnensegeltechnologie demonstrieren, die die NASA noch nie in diesem Umfang eingesetzt hat und die eines Tages zur Unterstützung einer Mission zum Mars eingesetzt werden könnte.

„Solarsegel sind in der Lage, sehr hohe Geschwindigkeiten zu erreichen und damit die Reisezeiten für Missionen zu weit von der Erde entfernten Zielen zu verkürzen“, sagte Jim Moore, Präsident von Nexolve, gegenüber Dezeen.

Sonnensegel funktionieren, weil Lichtteilchen oder Photonen, die von der Sonne emittiert werden, einen Impuls haben und eine Kraft auf die Objekte ausüben, die sie berühren. Im Weltraum ist das Sonnenlicht ohne den Schutz der Erdatmosphäre so reichlich vorhanden, dass dieser Sonnenstrahlungsdruck für Reisen nutzbar gemacht werden kann.

Um zu funktionieren, muss das Segel sehr dünn sein – 40 bis 100 mal leichter als ein Stück Briefpapier, laut NASA – und reflektierend, um beim Abprall der Photonen möglichst viel Schub zu erzeugen.

Sie müssen auch groß sein, um genügend Photonen einzufangen, um eine Wirkung zu erzielen. Das Sonnensegel, das sich aus dem winzigen NEAS entfalten wird, misst 86 Quadratmeter, was ungefähr der Seite eines Volleyballfelds entspricht.

Es besteht aus einem ursprünglich von der NASA entwickelten und von NeXolve lizenzierten Material namens Colorless Polyimide 1 (CP1), das laut Moore seine Festigkeit und Flexibilität in der rauen Weltraumumgebung beibehält und mit einem reflektierenden Material beschichtet ist.

NeXolve hat Fertigungstechniken entwickelt, die es ermöglichen, Folien aus diesem Material herzustellen, die nur 2,5 Mikrometer (0,0025 Millimeter) dick sind, also etwa halb so viel wiegen wie andere Folien.

Die Nutzung „kostenloser“ Energie reduziert den Bedarf an Kraftstoff

Der Schub des Sonnensegels kann ein Fahrzeug durch den Weltraum schieben, es kann ihm aber auch ermöglichen, an einem festen Punkt zu schweben oder sich zu drehen – Bewegungen, die normalerweise eine erhebliche Menge an Treibstoff erfordern würden. Ohne viel Treibstoff zu benötigen, können Schiffe kleiner und leichter sein und Ziele im Weltraum schneller erreichen.

„Solarsegel nutzen und reflektieren die Energie der Sonne, um eine geringe, aber kontinuierliche Beschleunigung durch den Weltraum zu erzeugen“, sagte Jim Pearson, Director of Aerospace Products bei NeXolve. „Langfristig bedeutet die kontinuierliche Beschleunigung eine hohe Geschwindigkeit, die wissenschaftliche Missionen im Weltraum ermöglicht.“

„Solarsegel-Missionen können auch mit innovativen Sonnenrotationsbahnen gekoppelt werden, um von noch mehr ‚kostenloser‘ Energie zu profitieren.“

Laut Moore sind die Segel besonders attraktiv für Anwendungen wie die Überwachung des Weltraumwetters, bei denen ein Raumschiff in einer instabilen Orbitalposition fliegen muss, für die es einen kontinuierlichen Schub benötigt, um seine Flugbahn beizubehalten, was die Vorhersage von Sonnenstürmen erleichtert, die Stromprobleme verursachen können. Netzwerke, Satelliten und Kommunikationsausrüstung.

„Ein Sonnensegel würde es Weltraumwetterüberwachungssatelliten ermöglichen, näher an die Sonne heranzufliegen und die Warnzeit für Sonnenstürme deutlich zu verkürzen“, sagte Moore. „Diese zusätzliche Zeit würde es ermöglichen, bessere Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, um Systeme auf bevorstehende Störungen durch Sonneneruptionen vorzubereiten.“

Die Technologie kann auch Anwendung finden in Geoengineering zur Verwendung als Weltraum-Sonnenschutz, um die globale Erwärmung zu mildern.

„Noch weiter in die Zukunft blickend, könnten sehr große sonnensegelartige Strukturen in der Erdumlaufbahn gebaut werden, um einen Teil der Sonnenenergie daran zu hindern, die Erde zu erreichen“, sagte Moore.

Solarenergie im Weltraum „noch reichlicher“

Sonnensegel sind nicht die einzige Solarraumtechnologie, an der NeXolve arbeitet. Das Unternehmen begann in den 1980er Jahren in diesem Bereich mit der Solar Thermal Propulsion (STP)-Technologie zu arbeiten, bei der das Sonnenlicht durch einen Reflektor gebündelt wird, um den Raketentreibstoff zu erhitzen.

Moore nennt die Sonne „die ergiebigste und erneuerbarste Energiequelle, die dem Menschen zur Verfügung steht“ und sagt, dass ihre Fülle im Weltraum Möglichkeiten eröffnet, die auf der Erde nicht verfügbar sind.

„Auf der Erde ist Solarenergie eine wachsende Form erneuerbarer Energie, die derzeit etwa 4 Prozent der Stromerzeugung in den Vereinigten Staaten ausmacht, und dieser Prozentsatz wächst jedes Jahr“, sagte Moore. „Im Weltraum ist Sonnenenergie für Anwendungen in der Erdumlaufbahn und auf dem Mond noch reichlicher vorhanden.“

„Es wurden viele Designkonzepte entwickelt, die riesige Solaranlagen im Erdorbit verwenden würden, um Energie zu sammeln und sie zur Erde zu übertragen, um das Stromnetz mit Strom zu versorgen“, fuhr er fort. „Die zukünftigen Aktivitäten der NASA auf dem Mond werden stark auf Solarenergie für elektrische Energie und andere Anwendungen wie das Erhitzen von Mondregolith zur Gewinnung von Wasser und Sauerstoff, die Herstellung von Baumaterialien und die Umweltüberwachung von Einrichtungen angewiesen sein.“

Artemis 1-Mission nach Verzögerungen für Oktober geplant

Artemis 1 ist der erste Flug des Artemis-Programms der NASA, das zum ersten Mal seit 1972 Menschen zum Mond zurückbringen und möglicherweise eine bemannte Mission zum Mars ermöglichen soll.

Die unbemannte Mondumlaufbahn-Mission wird ein Test für das Orion-Raumschiff und die SLS-Rakete (Space Launch System) sowie für den Transport von 10 CubeSat-Satelliten, einschließlich NEAS, sein, die sich für ihre eigenen wissenschaftlichen Missionen auflösen werden.

Der Start von Artemis 1 war für den 29. August 2022 geplant, wurde jedoch mehrfach verschoben, zunächst aufgrund technischer Probleme und zuletzt aufgrund des Hurrikans Ian. Mit dem nächsten Startversuch ist nun frühestens Mitte Oktober zu rechnen.

Die NASA arbeitet mit anderen Raumfahrtagenturen sowie kommerziellen Partnern für Artemis zusammen, so dass das Programm beinhaltet ein von SpaceX entwickelter Mondlander namens Starship so gut wie ein potenzielles Mondfahrzeug von Lockheed Martin, General Motors und Goodyear.

Bilder mit freundlicher Genehmigung von NeXolve.

solare Revolution

Dieser Artikel ist Teil von Dezeen solare Revolution Serie, die die vielfältigen und spannenden Nutzungsmöglichkeiten der Sonnenenergie erforscht und wie Menschen die unglaubliche Kraft der Sonne voll nutzen können.