Een NASA-missie die een nieuwe manier van navigeren in ons zonnestelsel test is klaar om zijn zeil de ruimte in te hijsen, niet om de wind te vangen, maar de voortstuwende kracht van zonlicht. De lancering van het Advanced Composite Solar Sail System is gepland op dinsdag 23 april (woensdag 24 april in Nieuw-Zeeland) aan boord van een Electron raket van Rocket Lab vanaf het lanceercomplex 1 van het bedrijf op het Mahia schiereiland van Nieuw-Zeeland.
De Electron-raket van Rocket Lab zal de CubeSat van de missie ongeveer 965 kilometer boven de aarde brengen, meer dan twee keer de hoogte van het internationale ruimtestation. Om de prestaties van NASA's Advanced Composite Solar Sail System te testen, moet het ruimtevaartuig zich in een baan bevinden die hoog genoeg is om de kleine kracht van zonlicht op het zeil, ongeveer gelijk aan het gewicht van een paperclip die op je handpalm rust - de atmosferische weerstand te laten overwinnen en hoogte te laten winnen. Na een drukke eerste vluchtfase, die ongeveer twee maanden zal duren en waarin ook de subsystemen worden getest, zal de CubeSat ter grootte van een magnetron zijn reflecterende zonnezeil gebruiken. De wekenlange test bestaat uit een reeks richtmanoeuvres om het verhogen en verlagen van de baan te demonstreren, waarbij alleen de druk van het zonlicht op het zeil wordt gebruikt.
NASA blijft plannen ontvouwen voor zonnezeiltechnologie als een veelbelovende methode voor transport in de diepe ruimte. Het ruimtevaartagentschap bereikte in januari 2024 een belangrijke technologische mijlpaal met de succesvolle installatie van een van de vier identieke zonnezeilkwadranten. De installatie werd 30 januari 2024 getoond in de nieuwe faciliteit van Redwire Corp. in Longmont, Colorado. NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, leidt het zonnezeilteam, dat bestaat uit hoofdaannemer Redwire, die de ontplooiingsmechanismen en de bijna 30 meter lange armen ontwikkelde, en onderaannemer NeXolve, uit Huntsville, die het zeilmembraan leverde. Marshall leidde niet alleen het project, maar ontwikkelde ook de algoritmen die nodig zijn om het zeil te besturen en ermee te navigeren als het in de ruimte vliegt. Het zeil is een voortstuwingssysteem dat wordt aangedreven door zonlicht dat door het zeil weerkaatst, net zoals een zeilboot de wind weerkaatst. Hoewel slechts een kwart van het zeil werd uitgerold tijdens de inzet bij Redwire, zal het volledige zeil 1.651 vierkante meter meten wanneer het volledig is uitgerold, met een dikte van minder dan een menselijke haar (2,5 micron). Het zeil is gemaakt van polymeer materiaal gecoat met aluminium.
NASA's Science Mission Directorate financierde onlangs de zonnezeiltechnologie om een nieuw technology readiness level, of TRL 6, te bereiken, wat betekent dat het klaar is voor voorstellen om mee te vliegen op wetenschappelijke missies. "Dit was een belangrijke laatste stap op de grond voordat het klaar is om voorgesteld te worden voor ruimtemissies," zei Johnson, die al zo'n 25 jaar betrokken is bij de zeiltechnologie op Marshall. "De volgende stap is dat wetenschappers voorstellen doen voor het gebruik van zonnezeilen in hun missies. We hebben ons doel bereikt en aangetoond dat we klaar zijn om te vliegen." Een zonnezeil dat door de diepe ruimte reist, biedt veel potentiële voordelen voor missies die deze technologie gebruiken omdat het geen brandstof nodig heeft, waardoor zeer hoge voortstuwingsprestaties mogelijk zijn met zeer weinig massa. Dit voortstuwingssysteem in de ruimte is zeer geschikt voor missies met een lage massa in nieuwe banen. "Als je eenmaal weg bent van de zwaartekracht van de aarde en de ruimte in gaat, is het belangrijk om efficiënt te zijn en genoeg stuwkracht te hebben om van de ene positie naar de andere te reizen," zei Johnson.
Eén van de delen van het opengevouwde zonnezeil - Foto: NASA
Enkele interessante missies waarbij zonnezeiltechnologie wordt gebruikt, zijn het bestuderen van ruimteweer en de effecten daarvan op de aarde, of voor geavanceerd onderzoek naar de noord- en zuidpool van de zon. Dit laatste is beperkt omdat de voortstuwing die nodig is om een ruimtevaartuig in een polaire baan rond de zon te krijgen erg hoog is en simpelweg niet haalbaar is met de meeste voortstuwingssystemen die vandaag beschikbaar zijn. Zonnezeilaandrijving is ook mogelijk om toekomstige missies naar Venus of Mercurius te verbeteren, gezien hun nabijheid tot de zon en de grotere stuwkracht die een zonnezeil zou bereiken in het intensere zonlicht daar. Bovendien is het het ultieme groene voortstuwingssysteem, zei Johnson - zolang de zon schijnt, heeft het zeil voortstuwing. Waar het zonlicht minder is, ziet hij een toekomst voor zich waarin lasers kunnen worden gebruikt om de zonnezeilen tot hoge snelheden te versnellen en ze zo buiten het zonnestelsel en verder te duwen, misschien zelfs naar een andere ster. "In de toekomst zouden we grote lasers in de ruimte kunnen plaatsen die hun stralen op de zeilen schijnen als ze het zonnestelsel verlaten, waardoor ze steeds sneller gaan, tot ze uiteindelijk snel genoeg gaan om in een redelijke tijd een andere ster te bereiken."
Bron: NASA
