태양 에너지는 여기 지구상에서 무료이며 거의 무제한이라는 것을 누구나 알고 있습니다. 내부 태양계에서 작동하는 우주선에도 동일하게 적용됩니다. 하지만 우주에서 태양은 단순히 전기 에너지를 제공하는 것 이상의 역할을 할 수 있습니다. 그들은 또한 끝없이 태양풍을 방출합니다.
태양돛은 이러한 바람을 활용하고 우주선에 추진력을 제공할 수 있습니다. NASA는 태양 돛을 더욱 효과적으로 만들 수 있는 새로운 태양 돛 디자인을 테스트하려고 합니다.
태양압은 태양계 전체로 퍼집니다. 거리가 멀어지면 약해지지만 존재합니다. 위성을 포함한 모든 우주선에 영향을 미칩니다. 이는 장기간의 우주 비행에 큰 영향을 미칩니다.
화성 탐사 임무를 수행하는 우주선은 태양압으로 인해 여행 중에 수천 킬로미터의 경로를 벗어날 수 있습니다. 압력은 또한 우주선이 처리하도록 설계된 우주선의 방향에 영향을 미칩니다.
단점이지만 태양압력은 우리에게 유리하게 사용될 수 있습니다.
태양돛을 장착한 몇 대의 우주선이 일본 우주선을 시작으로 발사 및 테스트되었습니다. 이카루스 2010년의 우주선. 이카루스는 광자 형태의 태양으로부터의 복사 압력이 우주선을 제어하는 데 사용될 수 있음을 보여주었습니다.
최신 태양 돛 우주선은 행성 협회 탐사선입니다. 라이트씰 22019년에 발사되었습니다. LightSail 2는 3년 이상 지속된 성공적인 임무였습니다.
태양돛 우주선은 다른 우주선에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 이들의 추진 시스템은 매우 가볍고 연료가 부족하지 않습니다. 태양돛을 장착한 우주선은 다른 우주선보다 저렴한 비용으로 임무를 수행할 수 있고, 한계가 있지만 더 오래 지속될 수 있습니다.
태양돛 개념은 이제 작동하는 것으로 입증되었지만 진정으로 효과적이려면 기술이 발전해야 합니다. 우주선의 태양돛의 중요한 부분은 우주선의 팔입니다. 붐은 세일 재료를 지지합니다. 더 가볍고 강할수록 우주선은 더 효과적입니다.
태양돛은 다른 우주선에 비해 훨씬 가볍지만 붐의 무게는 여전히 단점입니다.
“경계 장벽은 무겁고 금속이거나 부피가 큰 디자인의 경량 복합 재료로 만들어지는 경향이 있습니다. 둘 다 오늘날의 소형 우주선에는 적합하지 않습니다.”
Keats Wilkie, ACS3 수석 연구원, NASA
NASA는 더 나은 지지 구조를 갖춘 새로운 태양 돛 디자인을 출시할 예정입니다. 부르다 첨단 복합 태양광 항해 시스템 (ACS3) 이전 붐 설계보다 견고하고 가볍습니다. 탄소섬유와 유연한 폴리머로 만들어졌습니다.
태양돛에는 많은 장점이 있지만 심각한 단점도 있습니다. 작업을 시작하기 전에 배포해야 하는 작은 패키지로 릴리스됩니다. 이 과정은 성공 여부를 지켜봐야 하는 가난한 지상 승무원들에게는 어려움과 스트레스로 가득 차 있을 수 있습니다.
ACS3는 NanoAvionics가 생산한 12개 유닛(12개 유닛)의 CubeSat를 사용하여 발사됩니다. 주요 목표는 붐 배치를 시연하는 것이지만 ACS3 팀은 또한 임무를 통해 태양 돛 우주선이 작동한다는 것을 증명할 수 있기를 바라고 있습니다.
방향을 바꾸기 위해 우주선은 돛을 움직입니다. 붐 배치가 성공하면 ACS3 팀은 우주선으로 일부 기동을 수행하여 돛의 각도를 변경하고 우주선의 궤도를 변경하기를 희망합니다. 목표는 더 많은 추진력을 생성할 수 있는 더 큰 돛을 만드는 것입니다.
“이 우주선에서 검증된 새로운 기술이 다른 사람들이 우리가 생각지도 못했던 방식으로 사용하도록 영감을 줄 것이라는 희망이 있습니다.”
Alan Rhodes, NASA Ames Research Center의 ACS3 수석 시스템 엔지니어
ACS3 붐은 무겁고 얇거나 가볍고 부피가 큰 붐의 문제를 극복하도록 설계되었습니다.
NASA의 Keats Wilkie는 “붐은 무겁고 금속성이거나 부피가 큰 디자인의 경량 복합재로 만들어지는 경향이 있는데 둘 다 오늘날의 소형 우주선에는 적합하지 않습니다”라고 말했습니다. Wilke는 Langley Research Center의 ACS3 수석 연구원입니다.
“태양광 돛에는 콤팩트하게 접히는 매우 크고 안정적이며 가벼운 붐이 필요합니다. 이 돛의 붐은 튜브 모양이며 평평하게 부수고 줄자처럼 말아서 작은 묶음으로 만들 수 있으면서도 복합 재료의 모든 장점을 제공합니다. 예를 들어 온도 변화 시 구부러지거나 구부러지는 현상이 줄어듭니다.”
ACS3는 다음 날짜에 출시됩니다. 전자 뉴질랜드 로켓 연구소 발사 단지의 로켓. 그것은 지구 위 1,000킬로미터(600마일) 상공의 태양 동기 궤도로 향할 것입니다.
그곳에 도착하면 우주선은 팔을 벌리고 돛을 전개할 것입니다. 돛을 전개하는 데 약 25분이 소요되며, 이불 조립 면적은 80제곱미터, 즉 약 860제곱피트입니다. 이는 항해 면적이 32제곱미터, 즉 약 340제곱피트인 LightSail 2보다 훨씬 큽니다.
우주선이 스스로 배치되면서 우주선의 카메라는 모양과 대칭을 관찰하고 모니터링합니다. 조종에서 얻은 데이터는 향후 항해 설계에 반영됩니다.
NASA Ames Research Center의 임무 수석 시스템 엔지니어인 Alan Rhodes는 “7미터의 전개식 붐은 사용자의 손에 맞게 모양을 잡을 수 있습니다.”라고 말했습니다. “이 우주선에서 검증된 새로운 기술이 다른 사람들이 우리가 생각지도 못했던 방식으로 사용하도록 영감을 줄 것이라는 희망이 있습니다.”
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ACS3은 NASA의 소형 우주선 기술 프로그램의 일부입니다. 이 프로그램은 고유한 기능을 보여주는 소규모 임무를 신속하게 배포하는 것을 목표로 합니다.
독특한 탄소 섬유 복합 붐을 갖춘 ACS3는 최대 2,000제곱미터(약 21,500제곱피트)의 돛을 지탱할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 이는 축구장 면적의 약 절반에 해당한다. (또는 영국에 있는 친구들이 실수로 축구 경기장이라고 부릅니다).
돛이 커지면 그들이 수행할 수 있는 임무 유형이 달라집니다. 태양돛은 지금까지 소규모 실험 모델이었지만 이 시스템은 몇 가지 심각한 과학적 임무를 수행할 수 있습니다.
로즈는 “태양은 수십억 년 동안 계속 불타올 것이기 때문에 우리는 무제한의 추진력을 갖게 될 것”이라며 “향후 임무를 위해 거대한 연료 탱크를 발사하는 대신 이미 존재하는 '연료'를 사용하는 더 큰 돛을 발사할 수 있다”고 말했다. 사용 가능.”
“우리는 탐사와 과학 분야에서 다음 단계로 나아가기 위해 이 풍부한 자원을 활용하는 시스템을 시연할 것입니다.”
태양돛 우주선에는 화학적 또는 전기적 추진 시스템이 제공하는 즉각적인 추진력이 없습니다. 그러나 추세는 꾸준하고 결코 흔들리지 않습니다.
그들은 태양을 연구할 수 있는 독특한 위치를 차지하는 등 다른 우주선이 하기 힘든 일을 할 수 있습니다. 이는 위험을 초래할 수 있는 코로나 질량 방출과 태양 폭풍에 대한 조기 경보 시스템 역할을 할 수 있습니다.
새로운 복합 붐에는 다른 용도도 있습니다. 가볍고 튼튼하며 컴팩트하기 때문에 달과 화성 서식지의 구조적 뼈대 역할을 할 수 있습니다.
또한 통신 시스템과 같은 다른 구조를 지원하는 데에도 사용할 수 있습니다. 시스템이 작동한다면 어떤 다른 응용 프로그램을 제공할 수 있는지 누가 알겠습니까?
NASA Ames의 Solar Sail Mission 프로젝트 관리자인 Rudy Aquilina는 “이 기술은 항해에 대한 전체 아이디어를 재구상하고 우주 여행에 적용함으로써 상상력을 자극합니다.”라고 말했습니다.
“태양 돛과 경량 복합 붐의 기능을 입증하는 것은 이 기술을 사용하여 미래 임무에 영감을 주는 다음 단계입니다.”
“트위터를 통해 다양한 주제에 대한 생각을 나누는 아 동율은 정신적으로 깊이 있습니다. 그는 맥주를 사랑하지만, 때로는 그의 무관심함이 돋보입니다. 그러나 그의 음악에 대한 열정은 누구보다도 진실합니다.”