Imagine una vela con energía solar que podría impulsar una nave espacial a través del vacío del espacio como un viento que impulsa una vela aquí en la Tierra. La NASA y otras agencias espaciales están tomando en serio la idea y están trabajando en varias tecnologías prototipo. Edward Montgomory es el Gerente del Área de Tecnología de Propulsión de Vela Solar en la NASA. Acaban de probar una vela de 20 metros (66 pies) en las instalaciones de Plum Brook del centro de investigación Glenn en Sandusky, Ohio.
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Fraser Cain - ¿Me puede dar algunos antecedentes sobre las velas solares en general?
Edward Montgomery: esta es una tecnología en la que nuestra agencia ha estado interesada durante algún tiempo, pero la historia se remonta a varios cientos de años a Fredrick Sander a principios de siglo (19). En tiempos más recientes, hemos descubierto que los avances en un par de áreas en particular lo han convertido en algo que realmente debemos analizar. Los materiales compuestos que han salido en los últimos años, como en el equipo deportivo que está hecho de varillas ultraligeras y tecnología de película, que de alguna manera está relacionada con la industria de materiales y los campos de circuitos integrados, por ejemplo, y Aditivos de pintura. Estos campos han hecho posible construir estructuras en el espacio que parecen de telaraña y nunca hemos sido capaces de hacerlo hasta un par de décadas antes (ahora) y una vez que puede bajar el tipo de masa realmente bajo, entonces No se necesita mucha fuerza para obtener algo de aceleración y buena propulsión.
¿Cómo puede la luz proporcionar propulsión al papel de aluminio en el espacio?
Esa es una propiedad muy fascinante que tiene la luz; en realidad no tiene masa, por lo que no puede rebotar en algo, pero de hecho interactúa con obstrucciones; sí imparte impulso y esto fue teorizado por Einstein y se ha demostrado en una serie de experimentos de laboratorio.
¿Cuál es la tecnología que está probando en la NASA en este momento?
Estamos tomando un concepto particular de vela solar que es una vela cuadrada; tiene 4 brazos que salen y entre los brazos hay velas triangulares y ese sistema está diseñado para transportar cargas de tamaño relativamente modesto: la carga útil de Robotic Science. Estamos estudiando varias misiones al sistema solar interior para estudiar la física del Sol y cómo interactúa con la Tierra.
Entonces enviarías tu vela solar desde nuestra posición; la órbita de la Tierra, más cerca del Sol? Suena un poco al revés para mí.
Bueno, el empuje que puede producir la vela es proporcional a la fuerza de la luz solar y a medida que te acercas al Sol, la fuerza de esa propulsión aumenta al cuadrado de la distancia a medida que te acercas, por lo que en realidad funciona mucho más. eficientemente cerca del sol. Las misiones que se han planeado para mirar el sistema solar exterior; Casi todos ellos han implicado ir primero al sistema solar interior volando cerca del Sol y recibir un buen impulso y luego salir. Pero las misiones a corto plazo que estamos viendo son misiones que se ciernen; No van muy rápido. Hay un punto de equilibrio entre la atracción gravitacional de la Tierra y la atracción gravitacional del Sol llamada punto de Lagrange, y ahora tenemos satélites allí. Eso no requiere ninguna propulsión en particular, pero si desea sentarse y flotar en algún punto más cerca del Sol (para llegar) a ese punto en particular en el espacio, entonces debe tener algunas capacidades de propulsión y nuestros científicos tienen un interés intenso. en querer estar en ese punto. Puedes imaginar cómo podría ser un lugar ventajoso para colocar algunos instrumentos entre la Tierra y el Sol para comprender cómo es esa propiedad física.
Ok, entonces entiendo; sería como si el Sol fuera un abanico y tu tuvieras tu vela y la dejaras descender hacia el Sol hasta el punto de que la fuerza de la energía del Sol que sale de ella esté perfectamente equilibrada para mantener la vela solar en el punto. No iría más lejos ni más cerca.
Derecha. Eso es correcto.
¿Qué tipo de experimentos le interesaría hacer si pudiera acercarse tanto y poder mantener la estación?
Soy ingeniero de propulsión, no científico de investigación; pueden hacer un trabajo mucho mejor al explicar qué están estudiando exactamente, pero algunos de los instrumentos que planean poner miden la magnetosfera, miden partículas de alta energía a medida que pasan. De particular interés es detectar eyecciones de masa coronal; Estos son los grandes eventos de erupción que suceden en el Sol, que una vez que llegan a la Tierra realmente pueden interrumpir nuestras comunicaciones y pueden dañar y destruir equipos electrónicos sensibles. Tal llamarada en 1986 causó varios millones de dólares en daños solo en América del Norte, por lo que queremos poder predecir esos eventos cuando suceden y, si tenemos suficiente tiempo de advertencia, podemos apagar nuestros equipos o, en determinadas condiciones, mantenerlos de lastimarse, por lo que es importante saber cuándo se acerca una eyección de masa coronal.
¿Qué podría deparar el futuro para esta tecnología, con la posibilidad de explorar el sistema solar exterior?
Bueno, ese es un buen punto. Como acabo de mencionar, estas eyecciones de masa coronal también pueden ser muy dañinas para nuestros astronautas, por lo que la NASA está buscando en el futuro cercano regresar a la Luna y Marte, de lo que se ha discutido mucho. Tendremos que poder predecir cuándo sucederán estos eventos (eyecciones de masa coronal) para que nuestros astronautas puedan llegar a refugios seguros de esos eventos, por lo que probablemente tendremos que colocar estos satélites de advertencia cerca de la luna y Marte y posiblemente alrededor el sistema solar para una advertencia al hacer eso. (Después de eso) eventualmente en el futuro hay un intenso interés en querer entender la estructura de nuestro sistema solar fuera de la órbita de Plutón, particularmente la Heliopausa, ahora la nave espacial Voyager acaba de ingresar a esa región; ha habido algunos resultados interesantes regresando allí; y hay muchas cosas que nos gustaría saber en esa región del espacio. Más allá de eso hay algo llamado la Nube de Oort, que supuestamente es el área del espacio donde muchos de los cometas que vemos viven la mayor parte de sus vidas, pero de vez en cuando llegan al Sol. Entonces hay bastante ciencia por hacer; observación y exploración más allá de los bordes del sistema solar.
¿Sería algo diferente en la construcción de una vela solar que pudiera viajar al sistema solar exterior, entonces, en qué está trabajando ahora?
No tiene que ser así. Podría tomar la tecnología que estamos buscando ahora para hacer estas señales de eyección de masa coronal y podría enviar esa vela en una misión. El problema es que tomaría o más llegar a esas Nubes de Oort y salir a la Heliopausa. Si podemos construir una vela que sea de un orden de magnitud o una décima parte del peso para la misma cantidad de área; eso es 10 veces mejor si lo haces, entonces podemos hacer la misma misión en la mitad del tiempo, así que para comenzar a considerar esa misión, querremos construir velas de mayor rendimiento para hacerlo realmente y hacerlo dentro de nuestra vida, Si tu quieres.
¿Cuál es el marco de tiempo ahora en adelante con el prototipo que está probando y sus planes futuros?
Eso es algo que se está estudiando mucho en la agencia en este momento; en particular, hay un comité asesor científico que se reúne y determina cuáles son sus prioridades científicas y que establecerá la fecha de necesidad para cuando las velas deben estar listas. Cuando pueda estar listo ..., bueno, lo que hemos estado haciendo durante los últimos 3 años que ha culminado en estas pruebas en Plumbrook es hacer lo mejor que podamos en el terreno para diseñar y operar una vela solar en un entorno espacial simulado. El siguiente paso es subir al espacio y ese será un paso importante. Realmente tenemos que tener un vuelo de la vela solar y ver cómo funciona en el espacio: las cargas en la estructura de la vela son mucho, mucho menos de lo que están aquí en el suelo. La gravedad pone una carga sobre las velas 4000 veces más alta que lo que hará el Sol. Entonces, un ambiente realmente verdadero está en el espacio y tenemos que subirlo (la vela) para probarlo. Eso es otros 3-5 años para hacer ese tipo de cosas, y luego estará listo para ser infundido en una misión científica; 3-5 años de planificación nominal de la misión espacial y fase de desarrollo. Entonces, dentro de la próxima década, ciertamente, espero ver volar una vela solar.
