Les voiles solaires diffractives, représentées dans cette illustration conceptuelle, pourraient permettre des missions dans des endroits difficiles à atteindre, comme des orbites au-dessus des pôles du Soleil. Crédit :MacKenzi Martin
Alors que l'exploration de la NASA continue de repousser les limites, un nouveau concept de voile solaire sélectionné par l'agence pour le développement d'une mission de démonstration pourrait transporter la science vers de nouvelles destinations.
Le projet Diffractive Solar Sailing a été sélectionné pour une étude de phase III dans le cadre du programme NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). La phase III vise à effectuer une transition stratégique des concepts NIAC avec l'impact potentiel le plus élevé pour la NASA, d'autres agences gouvernementales ou des partenaires commerciaux.
"Alors que nous nous aventurons plus loin dans le cosmos que jamais auparavant, nous aurons besoin de technologies innovantes et de pointe pour mener nos missions", a déclaré l'administrateur de la NASA, Bill Nelson. "Le programme Innovative Advanced Concepts de la NASA aide à débloquer des idées visionnaires, comme de nouvelles voiles solaires, et à les rapprocher de la réalité."
Comme un voilier utilisant le vent pour traverser l'océan, les voiles solaires utilisent la pression exercée par la lumière du soleil pour propulser un engin dans l'espace. Les conceptions de voiles solaires réfléchissantes existantes sont généralement très grandes et très fines, et elles sont limitées par la direction de la lumière du soleil, ce qui oblige à des compromis entre puissance et navigation. Les voiles lumineuses diffractives utiliseraient de petits réseaux intégrés dans des films minces pour tirer parti d'une propriété de la lumière appelée diffraction, qui provoque la propagation de la lumière lorsqu'elle passe à travers une ouverture étroite. Cela permettrait au vaisseau spatial d'utiliser plus efficacement la lumière du soleil sans sacrifier la maniabilité.
"Explorer l'univers signifie que nous avons besoin de nouveaux instruments, de nouvelles idées et de nouvelles façons d'aller dans des endroits", a déclaré Jim Reuter, administrateur associé de la direction des missions de technologie spatiale (STMD) de la NASA au siège de la NASA à Washington. "Notre objectif est d'investir dans ces technologies tout au long de leur cycle de vie afin de soutenir un écosystème d'innovation robuste."
Le nouveau prix de la phase III accordera à l'équipe de recherche 2 millions de dollars sur deux ans pour poursuivre le développement technologique en vue d'une future mission de démonstration potentielle. Le projet est dirigé par Amber Dubill du laboratoire de physique appliquée de l'université Johns Hopkins à Laurel, dans le Maryland.
"Le NIAC nous permet de favoriser certains des concepts technologiques les plus créatifs de l'aérospatiale", a déclaré Mike LaPointe, directeur par intérim du programme NIAC au siège de la NASA. "Notre objectif est de changer le possible, et la voile solaire diffractive promet de le faire pour un certain nombre de nouvelles applications de mission passionnantes."
La voile lumineuse diffractive étendrait la capacité de la voile solaire au-delà de ce qui est possible avec les missions en développement aujourd'hui. Le projet est dirigé par Amber Dubill du Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins à Laurel, Maryland. La faisabilité du concept a déjà été étudiée dans le cadre des bourses de phase I et de phase II du NIAC, dirigées par le Dr Grover Swartzlander du Rochester Institute of Technology à New York, qui continue en tant que co-chercheur sur le projet. Les Johnson, responsable de deux des prochaines missions de voile solaire de la NASA au Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, est également co-chercheur. Dans le cadre des récompenses précédentes, l'équipe a conçu, créé et testé différents types de matériaux de voile diffractifs ; mené des expériences ; et conçu de nouveaux schémas de navigation et de contrôle pour une éventuelle mission de voile lumineuse diffractive en orbite autour des pôles du Soleil.
Les travaux de la phase III optimiseront le matériau de la voile et effectueront des tests au sol à l'appui de cette mission solaire conceptuelle. Les orbites passant au-dessus des pôles nord et sud du Soleil sont difficiles à atteindre avec la propulsion conventionnelle des engins spatiaux. Des voiles lumineuses diffractives légères, propulsées par la pression constante de la lumière solaire, pourraient placer une constellation de vaisseaux spatiaux scientifiques en orbite autour des pôles du Soleil pour faire progresser notre compréhension du Soleil et améliorer nos capacités de prévision de la météo spatiale.
"La voile solaire diffractive est une version moderne de la vision vieille de plusieurs décennies des voiles lumineuses. Bien que cette technologie puisse améliorer une multitude d'architectures de mission, elle est sur le point d'avoir un impact considérable sur les besoins de la communauté héliophysique en capacités d'observation solaire uniques", a déclaré Dubill. "Grâce à l'expertise combinée de notre équipe en optique, aérospatiale, navigation solaire traditionnelle et métamatériaux, nous espérons permettre aux scientifiques de voir le Soleil comme jamais auparavant." La NASA sélectionne des concepts technologiques à un stade précoce pour une nouvelle étude continue
