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Pluma de vela solar de próxima generación de la NASA está lista para su lanzamiento

NASA | 10/04/2024 | 13:24

Navegar por el espacio puede sonar como algo sacado de la ciencia ficción, pero el concepto ya no se limita a los libros o a la gran pantalla. En abril, una tecnología de vela solar de próxima generación, conocida como Advanced Composite Solar Sail System, se lanzará a bordo del cohete Electron de Rocket Lab desde el Complejo de Lanzamiento 1 de la compañía en M?hia, Nueva Zelanda. La tecnología podría avanzar en los futuros viajes espaciales y ampliar nuestra comprensión de nuestro Sol y el sistema solar.
 
Las velas solares utilizan la presión de la luz solar para la propulsión, inclinándose hacia o lejos del Sol para que los fotones reboten en la vela reflectante para empujar una nave espacial. Esto elimina los pesados sistemas de propulsión y podría permitir misiones de mayor duración y menor costo. Aunque la masa es reducida, las velas solares se han visto limitadas por el material y la estructura de las botavaras, que actúan de forma muy parecida al mástil de un velero. Pero la NASA está a punto de cambiar el juego de la navegación para el futuro.
 

 
 
El nuevo marinero ligero de la NASA
 
La demostración del Sistema de Vela Solar Compuesta Avanzada utiliza un CubeSat de doce unidades (12U) construido por NanoAvionics para probar una nueva botavara compuesta hecha de polímero flexible y materiales de fibra de carbono que son más rígidos y ligeros que los diseños de botavaras anteriores. El objetivo principal de la misión es demostrar con éxito el despliegue de la nueva botavara, pero una vez desplegada, el equipo también espera demostrar el rendimiento de la vela.
 
Al igual que un velero que gira para capturar el viento, la vela solar puede ajustar su órbita inclinando su vela. Después de evaluar el despliegue de la pluma, la misión probará una serie de maniobras para cambiar la órbita de la nave espacial y recopilar datos para posibles misiones futuras con velas aún más grandes.
 
"Las plumas han tendido a ser pesadas y metálicas o hechas de compuestos livianos con un diseño voluminoso, ninguno de los cuales funciona bien para las pequeñas naves espaciales de hoy en día. Las velas solares necesitan botavaras muy grandes, estables y livianas que puedan plegarse de manera compacta", dijo Keats Wilkie, investigador principal de la misión en el Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia. "Las botavaras de esta vela tienen forma de tubo y se pueden aplastar y enrollar como una cinta métrica en un paquete pequeño, al tiempo que ofrecen todas las ventajas de los materiales compuestos, como menos flexión y flexión durante los cambios de temperatura".
 
Después de alcanzar su órbita sincrónica con el Sol, a unas 600 millas (1.000 kilómetros) sobre la Tierra, la nave espacial comenzará a desenrollar sus brazos compuestos, que abarcan las diagonales de la vela de polímero. Después de aproximadamente 25 minutos, la vela solar se desplegará por completo, midiendo aproximadamente 860 pies cuadrados (80 metros cuadrados), aproximadamente el tamaño de seis lugares de estacionamiento. Las cámaras montadas en la nave espacial capturarán el gran momento de la vela, monitoreando su forma y simetría durante el despliegue.
 
Con su gran vela, la nave espacial puede ser visible desde la Tierra si las condiciones de iluminación son las adecuadas. Una vez que esté completamente expandida y en la orientación adecuada, el material reflectante de la vela será tan brillante como Sirio, la estrella más brillante del cielo nocturno.
 
"Siete metros de las plumas desplegables pueden enrollarse en una forma que quepa en la mano", dijo Alan Rhodes, ingeniero principal de sistemas de la misión en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California. "La esperanza es que las nuevas tecnologías verificadas en esta nave espacial inspiren a otros a usarlas de maneras que ni siquiera hemos considerado".
 
Habilitación de las futuras velas solares
 
A través del programa de Tecnología de Naves Espaciales Pequeñas de la NASA, el despliegue y la operación exitosos de las plumas compuestas livianas de la vela solar demostrarán la capacidad y abrirán la puerta a misiones a mayor escala a la Luna, Marte y más allá.
 
Este diseño de botavara podría soportar futuras velas solares de hasta 5.400 pies cuadrados (500 metros cuadrados), aproximadamente del tamaño de una cancha de baloncesto, y la tecnología resultante del éxito de la misión podría soportar velas de hasta 21.500 pies cuadrados (2.000 metros cuadrados), aproximadamente la mitad de un campo de fútbol.
 
"El Sol seguirá ardiendo durante miles de millones de años, por lo que tenemos una fuente ilimitada de propulsión. En lugar de lanzar tanques de combustible masivos para futuras misiones, podemos lanzar velas más grandes que usen el "combustible" ya disponible", dijo Rhodes. "Demostraremos un sistema que utiliza este abundante recurso para dar los próximos pasos gigantes en la exploración y la ciencia".
 
Debido a que las velas utilizan el poder del Sol, pueden proporcionar un empuje constante para apoyar misiones que requieren puntos de vista únicos, como las que buscan comprender nuestro Sol y su impacto en la Tierra. Las velas solares han sido durante mucho tiempo una capacidad deseada para las misiones que podrían llevar sistemas de alerta temprana para monitorear el clima solar. Las tormentas solares y las eyecciones de masa coronal pueden causar daños considerables en la Tierra, sobrecargando las redes eléctricas, interrumpiendo las comunicaciones por radio y afectando a aeronaves y naves espaciales.
 
Las barreras compuestas también podrían tener un futuro más allá de la navegación solar: el diseño liviano y el sistema de empaque compacto podrían convertirlos en el material perfecto para construir hábitats en la Luna y Marte, actuando como estructuras de encuadre para edificios o postes de antena compactos para crear un relé de comunicaciones para los astronautas que exploran la superficie lunar.
 
"Esta tecnología despierta la imaginación, reimaginando toda la idea de navegar y aplicándola a los viajes espaciales", dijo Rudy Aquilina, gerente de proyecto de la misión de vela solar en NASA Ames. "Demostrar las capacidades de las velas solares y las botavaras ligeras y compuestas es el siguiente paso en el uso de esta tecnología para inspirar futuras misiones".