נאס"א מפתחת טכנולוגיית מפרשי שמש לחקר חלל עמוק. מערכת הנעה חדשנית זו, המופעלת על ידי אור שמש המשתקף מפני השטח שלה, השיגה לאחרונה רמת מוכנות חדשה, מה שהופך אותה למתאימה למשימות מדעיות עתידיות. מפרשי שמש מציעים שיטת הנעה נטולת דלק וידידותית לסביבה, המסוגלת להניע משימות בעלות מסה נמוכה למסלולים חדשים ולכוכבי לכת רחוקים. קרדיט: נאס"א
נאס"א היא טכנולוגיית מפרש סולארי פורצת דרך לחקר החלל, המציעה מערכת הנעה ידידותית לסביבה הרותמת את אור השמש. התקדמות זו מאפשרת למשימות פוטנציאליות לחקור את מזג האוויר בחלל, לחקור את קטבי השמש ולהתקרב אל וֵנוּס ומרקורי.
בצעירותו, הטכנולוג של נאס"א לס ג'ונסון היה מרותק לרומן "המוט בעין אלוהים" משנת 1974, מאת ג'רי פורנל ולארי ניבן, שבו חללית חייזרית המונעת על ידי מפרשי שמש מבקרת את האנושות. כיום, ג'ונסון וצוות של נאס"א מתכוננים לבחון טכנולוגיה דומה.
נאס"א ממשיכה לפרוש תוכניות לטכנולוגיית מפרשי שמש כשיטה מבטיחה לתחבורה בחלל עמוק. הסוכנות פינה אבן דרך טכנולוגית מרכזית בינואר עם פריסה מוצלחת של אחד מארבעה רביעיות מפרש סולאריות זהות. הפריסה הוצגה ב-30 בינואר במתקן החדש של Redwire Corp בלונגמונט, קולורדו.
מרכז טיסות החלל מרשל של נאס"א בהאנטסוויל, אלבמה, מוביל את צוות המפרשים הסולאריים, המורכב מהקבלן הראשי Redwire, שפיתח את מנגנוני הפריסה ואת הבומים באורך כמעט 100 רגל, וקבלן המשנה NeXolve, מהאנטסוויל, שסיפק את קרום המפרש. בנוסף להובלת הפרויקט, מרשל פיתח את האלגוריתמים הדרושים לשליטה ולנווט עם המפרש כאשר הוא טס בחלל.
נאס"א ושותפי התעשייה השתמשו בשני בומים מרוכבים קלים בגודל 100 רגל כדי לפרוש את רביע המפרש בגודל 4,300 רגל מרובע לראשונה ב-13 באוקטובר 2022, במרכז טיסות החלל מרשל, מה שהופך אותו לרביע המפרש הסולארי הגדול ביותר שנפרס אי פעם באותה תקופה. . ב-30 בינואר 2024, נאס"א פינה אבן דרך טכנולוגית מרכזית במתקן החדש של Redwire בלונגמונט, קולורדו, עם פריסה מוצלחת של אחד מארבעת רביעיות מפרש סולאריות זהות. קרדיט: נאס"א
טכנולוגיית מפרשי שמש וההתקדמות שלה
הרעיון מאחורי מפרש השמש הוא פשוט אך מהפכני. הוא פועל על ידי רתימת השתקפות אור השמש להנעה, בדומה לאופן שבו הרוח מניעה סירת מפרש. בעוד שרק רבע מהמפרש נפרש בפריסה ב-Redwire, המפרש השלם יהיה בגודל 17,780 רגל רבוע בפריסה מלאה, עם עובי של פחות משערת אדם ב-2 וחצי מיקרון. המפרש עשוי מחומר פולימרי מצופה אלומיניום.
מנהלת משימת המדע של נאס"א מימנה לאחרונה את טכנולוגיית המפרש הסולארי כדי להגיע לרמת מוכנות טכנולוגית חדשה, או TRL 6, מה שאומר שהיא מוכנה להטסת הצעות למשימות מדעיות.
"זה היה צעד אחרון חשוב בשטח לפני שהוא מוכן להיות מוצע למשימות חלל", אמר ג'ונסון, שעוסק בטכנולוגיית מפרש במרשל במשך כ-25 שנים. "השלב הבא הוא שמדענים יציעו שימוש במפרשים סולאריים במשימותיהם. עמדנו ביעד שלנו והוכחנו שאנחנו מוכנים להטיס".
מפרש סולארי הנוסע בחלל עמוק מספק יתרונות פוטנציאליים רבים למשימות המשתמשות בטכנולוגיה מכיוון שהוא אינו דורש שום דלק, מה שמאפשר ביצועי הנעה גבוהים מאוד עם מסה קטנה מאוד. מערכת הנעה זו בחלל מתאימה היטב למשימות בעלות מסה נמוכה במסלולים חדשים.
"ברגע שאתה מתרחק מכוח המשיכה של כדור הארץ ואל החלל, מה שחשוב הוא יעילות ומספיק דחף כדי לעבור מעמדה אחת לאחרת", אמר ג'ונסון.
"מפרש שמש משיג את זה על ידי החזרת אור השמש – ככל שגודל המפרש גדול יותר, כך הוא יכול לספק דחף גדול יותר."
— לס ג'ונסון, טכנולוג של נאס"א
יישומים עתידיים והטבות סביבתיות
חלק מהמשימות המעניינות באמצעות טכנולוגיית מפרש שמש כוללות חקר מזג האוויר בחלל והשפעותיו על כדור הארץ, או למחקרים מתקדמים של הקוטב הצפוני והדרומי של השמש. זה האחרון הוגבל מכיוון שההנעה הנדרשת כדי להכניס חללית למסלול קוטבי סביב השמש היא גבוהה מאוד ופשוט לא ריאלית באמצעות רוב מערכות ההנעה הקיימות כיום. הנעת מפרש שמש אפשרית גם לשיפור משימות עתידיות לנוגה או למרקורי, בהתחשב בקרבתן לשמש והדחף המוגבר שמפרש שמש ישיג באור השמש העז יותר שם.
הטכנולוגים של מרכז טיסות החלל של נאס"א מרשל לס ג'ונסון ולסלי מקנאט ב-Redwire Space ב-30 בינואר 2024, לאחר מבחן מוצלח של פריסת מפרש שמש. נאס"א פינה אבן דרך טכנולוגית מרכזית במתקן החדש של Redwire בלונגמונט, קולורדו, עם פריסה מוצלחת של אחד מארבעת רביעיות מפרש סולאריות זהות. קרדיט: Redwire Space
יתרה מכך, זוהי מערכת ההנעה הירוקה האולטימטיבית, אמר ג'ונסון – כל עוד השמש זורחת, למפרש תהיה הנעה. היכן שאור השמש קטן יותר, הוא רואה בעיני רוחו עתיד שבו ניתן יהיה להשתמש בלייזרים כדי להאיץ את מפרשי השמש למהירויות גבוהות, לדחוף אותם אל מחוץ למערכת השמש ומעבר לכך, אולי אפילו לכוכב אחר. "בעתיד, אנו עשויים להציב לייזרים גדולים בחלל שמאירים את הקרניים שלהם על המפרשים כשהם יוצאים ממערכת השמש, ומאיצים אותם למהירויות גבוהות יותר ויותר, עד שבסופו של דבר הם יעברו מהר מספיק כדי להגיע לכוכב אחר בכמות סבירה של זְמַן."
