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El proyecto de velas difractivas de la NASA da un paso crítico en su desarrollo

El proyecto de velas difractivas de la NASA da un paso crítico en su desarrollo


Concepción artística de la vela de luz difractiva. Los patrones de color son similares a los CD cuando incide sobre ellos la luz.

Concepción artística de la vela de luz difractiva. Los patrones de color son similares a los CD cuando incide sobre ellos la luz.
Imagen: MacKenzi Martin

Un proyecto para desarrollar velas solares difractivas ha conseguido pasar a la tercera y última fase del programa de conceptos avanzados de la NASA. El equipo detrás del proyecto ahora tiene dos años para desarrollar aún más este medio no convencional de propulsión espacial.

Además de la extensión de dos años, el proyecto dirigido por Amber Dubill del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, recibió 2 millones de dólares extra, como anunció ayer la NASA. La financiación de la fase 3 se otorgó a través del programa Conceptos Innovadores Avanzados (NIAC) de la agencia espacial. Ahora que han conseguido este tiempo extra y el dinero, Dubill y sus compañeros tendrán que trabajar en una misión de prueba.

“A medida que nos adentramos cada vez más en el cosmos, necesitaremos tecnologías innovadoras y de vanguardia para impulsar nuestras misiones”, dijo el director de la NASA, Bill Nelson, en un comunicado. “El programa de Conceptos Innovadores Avanzados de la NASA ayuda a desbloquear ideas visionarias, como novedosas velas solares, y acercarlas a la realidad”.

El proyecto de estas velas solares difractivas consiguió pasar a la fase 2 en 2019. El ingeniero del Instituto de Tecnología de Rochester, Grover Swartzlander, dirigió las dos primeras fases del proyecto y ahora continuará como co-investigador.

Las velas solares funcionan utilizando la luz solar para impulsar un vehículo a través del espacio, de forma similar a cómo el viento empuja un velero sobre el agua. En lugar de utilizar velas reflectantes como la desarrollada por la Sociedad Planetaria, este sistema propuesto utilizaría velas difractivas. Un atributo deseable de la difracción es que hace que la luz se disperse cuando viaja a través de una pequeña abertura. Así es como Swartzlander describió el concepto en 2019:

Nos estamos embarcando en una nueva era de viajes espaciales que que nos obliga a usar el empuje de la radiación solar en grandes y delgadas velas. La idea convencional durante los últimos 100 años ha sido utilizar una vela reflectante, como una capa de metal sobre un polímero delgado, y desplegarla 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 resistir mejor el calor del sol. Estas velas son transparentes, por lo que no van a absorber mucho calor solar, y no tendremos el problema de la gestión de ese calor como ocurre con una superficie metálica.

La pega del diseño reflectante convencional es que las velas tienen que ser grandes y delgadas. También están limitados por la dirección de la luz solar, ya que hay que priorizar la potencia del empuje o la navegación, pero no se pueden tener ambas. Las velas de luz difractivas, en comparación, emplean diminutas rejillas que difractan la luz en todas las direcciones. Como dice la NASA, esto permitirá que las naves espaciales “hagan un uso más eficiente de la luz solar sin sacrificar la maniobrabilidad”. El diseño propuesto por Dubill podría dar como resultado velas más pequeñas y ágiles. Y de propina, las velas tendrán una especie de patrón arcoíris como el que vemos en un CD cuando lo colocamos bajo una luz.

En las fases 1 y 2, el equipo diseñó, creó y probó varios materiales difractivos para las velas. El equipo también realizó pruebas y desarrolló esquemas de control y navegación específicos para una futura misión solar. De hecho, las velas difractivas podrían permitirnos colocar una constelación de satélites en órbita alrededor de las regiones polares del Sol. Sobrevolando los polos norte y sur del Sol, los satélites solares, con una fuente perpetua de propulsión, podrían realizar observaciones científicas sin precedentes.

“La navegación solar difractiva es una versión moderna de las velas solares”, explicó Dubill en el comunicado de la NASA. “Si bien esta tecnología puede mejorar una multitud de misiones, está también lista para causar un gran impacto en la comunidad de heliofísica, que podría contar con una herramienta sin precedentes para poder desarrollar sus observaciones solares”.

Existen dos objetivos principales para los próximos dos años: desarrollar la vela difractiva en sí y desarrollar la misión para crear un orbitador solar polar con estas velas difractivas.

“Planeamos diseñar, optimizar y fabricar muestras de material difractivo para las velas, y después tendremos que realizar pruebas ópticas y ambientales”, nos explicó Dubill. “Paralelamente, planeamos desarrollar una misión para crear un velero de órbita polar solar mediante el establecimiento de trayectorias óptimas para lograr observaciones dictadas por nuestros heliofísicos”.

Si todo sale según lo planeado, el concepto podría cristalizar en una misión espacial real y en un nuevo modelo de satélites solares.

“A través de la expansión del diseño de vela difractiva y el desarrollo del concepto general, el objetivo es sentar las bases para una futura misión de prueba utilizando esta tecnología”.



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