Um conceito artístico da espaçonave Advanced Composite Solar Sail System da NASA em órbita enquanto o Sol atinge o horizonte da Terra. Crédito: NASA/Aero Animation/Ben Schweighart
NASAA missão do Advanced Composite Solar Sail System está a caminho! A espaçonave decolou da plataforma de lançamento a bordo do foguete Electron do Rocket Lab no Complexo de Lançamento 1 da empresa em Māhia, Nova Zelândia, às 10h33 do dia 24 de abril, horário da Nova Zelândia.
O satélite do tamanho de um forno de micro-ondas está a caminho da órbita baixa da Terra para testar sua tecnologia de vela solar de próxima geração, usando a energia da luz solar como propulsão.
Tecnologia de vela solar
Navegar pelo espaço pode parecer algo saído da ficção científica, mas o conceito não se limita mais aos livros ou à tela grande. Uma tecnologia de vela solar de última geração – conhecida como Sistema de vela solar composto avançado – acaba de ser lançado a bordo de um foguete Rocket Lab Electron. A tecnologia poderia promover futuras viagens espaciais e expandir nossa compreensão do Sol e do sistema solar.
As velas solares usam a pressão da luz solar para a propulsão, inclinando-se em direção ou longe do Sol, de modo que os fótons ricocheteiam na vela reflexiva para empurrar uma espaçonave. Isto elimina sistemas de propulsão pesados e poderia permitir missões de maior duração e menor custo. Embora a massa seja reduzida, as velas solares foram limitadas pelo material e pela estrutura das retrancas, que funcionam como o mastro de um veleiro. Mas a NASA está prestes a mudar o jogo da vela para o futuro.
O novo marinheiro leve da NASA
A demonstração do Advanced Composite Solar Sail System usa um CubeSat de doze unidades (12U) construído pela NanoAvionics para testar uma nova lança composta feita de polímero flexível e materiais de fibra de carbono que são mais rígidos e leves do que os projetos de lança anteriores. O objetivo principal da missão é demonstrar com sucesso a implantação da nova lança, mas uma vez implantada, a equipe também espera provar o desempenho da vela.
Como um veleiro girando para capturar o vento, a vela solar pode ajustar sua órbita inclinando a vela. Depois de avaliar a implantação da lança, a missão testará uma série de manobras para mudar a órbita da espaçonave e coletar dados para possíveis missões futuras com velas ainda maiores.
“As lanças tendem a ser pesadas e metálicas ou feitas de compósito leve com um design volumoso – nenhuma das quais funciona bem para as pequenas naves espaciais de hoje. As velas solares precisam de lanças muito grandes, estáveis e leves que possam dobrar-se de forma compacta”, disse Keats Wilkie, principal investigador da missão no Centro de Pesquisa Langley da NASA em Hampton, Virgínia. “As retrancas desta vela têm formato de tubo e podem ser achatadas e enroladas como uma fita métrica em um pacote pequeno, ao mesmo tempo que oferecem todas as vantagens dos materiais compósitos, como menos flexão e flexão durante as mudanças de temperatura.”
Mariano Perez, engenheiro de garantia de qualidade da NASA Ames, inspeciona a espaçonave Advanced Composite Solar Sail System. Quando as lanças compostas e a vela solar forem colocadas em órbita, elas medirão cerca de 80 metros quadrados – aproximadamente o tamanho de seis vagas de estacionamento. Crédito: NASA/Brandon Torres
Implantação e Visibilidade da Vela Solar
Depois de atingir a sua órbita sincronizada com o Sol, cerca de 600 milhas (1.000 quilómetros) acima da Terra, a sonda começará a desenrolar as suas lanças compostas, que abrangem as diagonais da vela de polímero. Após aproximadamente 25 minutos, a vela solar será totalmente implantada, medindo cerca de 80 metros quadrados – aproximadamente o tamanho de seis vagas de estacionamento. Câmeras montadas na espaçonave capturarão o grande momento da vela, monitorando sua forma e simetria durante a implantação.
Com a sua grande vela, a nave espacial pode ser visível da Terra se as condições de iluminação forem adequadas. Uma vez totalmente expandida e na orientação adequada, o material reflexivo da vela será tão brilhante quanto Sirius, a estrela mais brilhante do céu noturno.
“Sete metros de lanças implantáveis podem ser enrolados em um formato que caiba na sua mão”, disse Alan Rhodes, engenheiro-chefe de sistemas da missão no Centro de Pesquisa Ames da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia. “A esperança é que as novas tecnologias verificadas nesta nave espacial inspirem outros a utilizá-las de formas que nem sequer considerámos.”
Este conceito artístico mostra a espaçonave Advanced Composite Solar Sail System navegando no espaço usando a energia do Sol. Crédito: NASA/Aero Animation/Ben Schweighart
Habilitando Inovações Futuras
Através da NASA Programa de tecnologia de pequenas naves espaciaisa implantação e operação bem-sucedidas das lanças compostas leves da vela solar provarão a capacidade e abrirão a porta para missões de maior escala na Lua, Martee além.
Este projeto de lança poderia potencialmente suportar futuras velas solares de até 5.400 pés quadrados (500 metros quadrados), aproximadamente do tamanho de uma quadra de basquete, e a tecnologia resultante do sucesso da missão poderia suportar velas de até 21.500 pés quadrados (2.000 metros quadrados) – cerca de meio campo de futebol.
“O Sol continuará a arder durante milhares de milhões de anos, por isso temos uma fonte ilimitada de propulsão. Em vez de lançar enormes tanques de combustível para missões futuras, podemos lançar velas maiores que utilizam “combustível” já disponível”, disse Rhodes. “Demonstraremos um sistema que utiliza esse recurso abundante para dar os próximos passos gigantescos na exploração e na ciência.”
O Advanced Composite Solar Sail System da NASA foi lançado como uma carga secundária a bordo da missão ‘Beginning of the Swarm’ do Rocket Lab. O Solar Sail System demonstrará o uso de materiais e estruturas inovadores para implantar uma vela solar de próxima geração a partir de um CubeSat do tamanho de micro-ondas. Assim como um veleiro é movido pelo vento em uma vela, as velas solares empregam a pressão da luz solar para a propulsão, eliminando a necessidade de propelente de foguete convencional. Crédito: NASA
Como as velas utilizam a força do Sol, podem fornecer impulso constante para apoiar missões que requerem pontos de vista únicos, como aqueles que procuram compreender o nosso Sol e o seu impacto na Terra. As velas solares têm sido uma capacidade desejada para missões que poderiam transportar sistemas de alerta precoce para monitorar o clima solar. As tempestades solares e as ejeções de massa coronal podem causar danos consideráveis na Terra, sobrecarregando as redes elétricas, interrompendo as comunicações de rádio e afetando aeronaves e naves espaciais.
As barreiras compostas também podem ter um futuro além da navegação solar: o design leve e o sistema de embalagem compacto podem torná-las o material perfeito para a construção de habitats na Lua e em Marte, atuando como estruturas de enquadramento para edifícios ou postes de antena compactos para criar um relé de comunicações para os astronautas. explorando a superfície lunar.
“Esta tecnologia desperta a imaginação, reimaginando toda a ideia de navegar e aplicando-a às viagens espaciais”, disse Rudy Aquilina, gerente de projeto da missão de vela solar da NASA Ames. “Demonstrar as habilidades das velas solares e das lanças compostas leves é o próximo passo no uso desta tecnologia para inspirar missões futuras.”
NASA Ames gerencia o projeto Advanced Composite Solar Sail System e projetou e construiu o sistema de diagnóstico de câmera a bordo. A NASA Langley projetou e construiu as lanças compostas implantáveis e o sistema de vela solar. O escritório do programa Small Spacecraft Technology (SST) da NASA, baseado na NASA Ames e liderado pela Diretoria de Missões de Tecnologia Espacial (STMD) da agência, financia e gerencia a missão. O programa Game Changing Development da NASA STMD desenvolveu a tecnologia de lança composta implantável. Rocket Lab USA, Inc de Long Beach, Califórnia, está fornecendo serviços de lançamento. A NanoAvionics está fornecendo o ônibus da espaçonave.
