Cánh Buồm Mặt Trời Phong Vân của NASA Gặp Trục Trặc Khi Phiêu Lưu Trong Không Gian

Một tàu vũ trụ cỡ lò vi sóng với đôi cánh bạc lớn đang lao vào quỹ đạo trong khi các kỹ sư đang nỗ lực khắc phục trục trặc khiến nó mất định hướng.

Sau khi triển khai bốn cần cẩu tổng hợp trên sứ mệnh thử nghiệm cánh buồm mặt trời, các kỹ sư của NASA đã quan sát thấy một trong các cực kéo dài dọc theo cánh của tàu vũ trụ bị uốn cong một chút, cơ quan vũ trụ tiết lộ trong một báo cáo gần đây. cập nhật. Nhóm thực hiện sứ mệnh này đang hy vọng rằng phần cần cong không cản trở phần còn lại của sứ mệnh.

Hệ thống cánh buồm mặt trời tổng hợp tiên tiến (ACS3) được phóng vào ngày 23 tháng 4 trên tên lửa Electron của Rocket Lab từ New Zealand. Cánh buồm mặt trời đã được đưa lên quỹ đạo đồng bộ với Mặt trời ở độ cao khoảng 600 dặm (966 km) so với bề mặt Trái đất (gấp đôi độ cao của Trạm vũ trụ quốc tế) để thử nghiệm một dạng chuyến bay vũ trụ mới sử dụng ánh sáng mặt trời làm động cơ đẩy.

https://gizmodo.com/app/uploads/2024/10/Solar-Sail-Bent-Boom-300x240.jpeg 300w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/10/Solar-Sail-Bent-Boom-1024x819.jpeg 1024w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/10/Solar-Sail-Bent-Boom-768x614.jpeg 768w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/10/Solar-Sail-Bent-Boom-680x544.jpeg 680w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/10/Solar-Sail-Bent-Boom-896x717.jpeg 896w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/10/Solar-Sail-Bent-Boom-1792x1434.jpeg 1792w" sizes="(max-width: 1023px) calc(100vw - 2rem), (max-width: 1279px) calc(100vw - 26rem), 680px"/>

ACS3 của NASA được thiết kế để thử nghiệm các vật liệu mới và cấu trúc có thể triển khai cho hệ thống đẩy cánh buồm mặt trời, bao gồm cả các cần composite mới được sử dụng để phóng cánh buồm mặt trời trên quỹ đạo. Chúng hoạt động giống như cần của thuyền buồm, nhưng được thiết kế để giữ các cánh buồm, giúp hứng sức đẩy của ánh sáng mặt trời chứ không phải gió. Cần composite được làm từ vật liệu polyme; chúng nhẹ nhưng vẫn cứng và có khả năng chống uốn cong khi tiếp xúc với các nhiệt độ khác nhau.

Tàu vũ trụ đã giương buồm hoàn toàn thành hình vuông, trải dài 9 mét mỗi cạnh, tương đương gần bằng một nửa kích thước của một sân tennis. Tuy nhiên, nhóm sứ mệnh nhận thấy có vẻ như có một khúc cua nhẹ ở một trong bốn thanh chắn, kéo dài theo đường chéo của hình vuông và có chiều dài đạt tới 23 feet (7 mét).

Theo cơ quan vũ trụ, các kỹ sư của NASA đang đánh giá khúc cua, điều này có thể xảy ra khi cần và cánh buồm bị kéo căng so với tàu vũ trụ trong quá trình triển khai. NASA viết trong bản cập nhật của mình: “Mục tiêu chính của cuộc trình diễn Hệ thống cánh buồm mặt trời tổng hợp tiên tiến là thử nghiệm việc triển khai các cần trục trong không gian nhằm cung cấp thông tin cho các ứng dụng trong tương lai của công nghệ cần tổng hợp cho các cánh buồm mặt trời quy mô lớn và các cấu trúc khác”. “Dữ liệu thu thập được từ chuyến bay thử nghiệm này đã được chứng minh là có giá trị cao và cuộc trình diễn sẽ tiếp tục tạo ra những thông tin quan trọng để thực hiện các sứ mệnh buồm mặt trời trong tương lai.”

Cánh buồm mặt trời chạy trên các photon từ Mặt trời, gây ra những xung động nhỏ đẩy tàu vũ trụ ra xa ngôi sao hơn. Nếu một tàu vũ trụ có thể vượt qua lực cản từ bầu khí quyển Trái đất, nó có khả năng đạt tới độ cao rất cao. Theo NASA, công nghệ cần tổng hợp được sử dụng cho sứ mệnh demo này có thể được sử dụng để triển khai các cánh buồm mặt trời có diện tích lên tới 500 mét vuông (5.400 feet vuông), hoặc có kích thước bằng một sân bóng rổ.

Tuy nhiên, kể từ khi ra mắt, mọi thứ không hề suôn sẻ cho sứ mệnh thử nghiệm. Vài tháng sau khi khởi động, cánh buồm của sứ mệnh bị kẹt khi thiết bị giám sát năng lượng trên tàu phát hiện dòng điện động cơ cao hơn dự kiến, khiến quá trình căng buồm phải tạm dừng. Vào cuối tháng 8, nhóm sứ mệnh đã thành công trong nỗ lực thứ hai nhằm triển khai toàn bộ cánh buồm và cần trục của tàu vũ trụ.

Tuy nhiên, trước khi triển khai các cần trục, nhóm nghiên cứu đã phải tắt hệ thống kiểm soát thái độ của tàu vũ trụ để điều chỉnh động lực thay đổi của nó khi cánh buồm căng ra. Hệ thống kiểm soát thái độ giúp tàu vũ trụ duy trì một hướng cụ thể so với một vị trí khác trong không gian, về cơ bản là giữ cho nó được định hướng. Hệ thống kiểm soát thái độ của cánh buồm mặt trời vẫn chưa được kích hoạt lại và kết quả là tàu vũ trụ hiện đang lao vút trong không gian.

NASA viết: “Bây giờ, những người điều hành sứ mệnh đang nỗ lực định vị lại tàu vũ trụ, giữ Hệ thống Cánh buồm Mặt trời Tổng hợp Tiên tiến ở chế độ năng lượng thấp cho đến khi các tấm pin mặt trời của nó được định hướng thuận lợi hơn về phía ánh sáng mặt trời trực tiếp”. “Nhóm đang bảo toàn năng lượng của tàu vũ trụ cho các hoạt động ưu tiên – chẳng hạn như liên lạc hai chiều với điều khiển sứ mệnh – cho đến khi hệ thống kiểm soát thái độ của nó được kích hoạt lại.”

Sau khi hệ thống kiểm soát thái độ của nó được kích hoạt lại, tàu vũ trụ được định hướng tốt hơn sẽ có thể hướng ăng-ten vô tuyến của nó về phía bộ phận điều khiển sứ mệnh trên Trái đất và liên lạc với các kỹ sư của NASA trên mặt đất. Theo NASA: “Ở giai đoạn này, nhóm sẽ có thể thu thập nhiều dữ liệu hơn nữa, hiệu chỉnh hình dạng chính xác của cánh buồm và chuẩn bị bắt đầu các cuộc diễn tập chèo thuyền của mình”.

Các kỹ sư của NASA muốn kiểm tra khả năng điều động của tàu vũ trụ, nâng và hạ quỹ đạo của nó chỉ bằng áp lực của ánh sáng mặt trời tác động lên cánh buồm. Giai đoạn bay đầu tiên của sứ mệnh được thiết kế để kéo dài trong hai tháng. Trong suốt thời gian du hành trong không gian, NASA hy vọng sẽ thu thập được càng nhiều dữ liệu càng tốt từ sứ mệnh ACS3 của mình để giúp cung cấp thông tin cho việc thiết kế tàu vũ trụ trong tương lai.

Các cánh buồm mặt trời khác đã ra đời trước nó, cụ thể là LightSail 2 của Hiệp hội Hành tinh, được phóng vào tháng 6 năm 2019 và đạt được độ cao 2 dặm (3,2 km) chỉ hai tuần sau khi giăng buồm mặt trời rộng 344 foot vuông (32 mét vuông) . Vào tháng 11 năm 2022, sứ mệnh đã kết thúc rực rỡ sau khi nó bắt đầu mất độ cao và quay trở lại bầu khí quyển Trái đất. Di sản của LightSail 2 đã truyền cảm hứng cho một số nhiệm vụ khác sau đó, bao gồm ACS3, cũng như Nhiệm vụ Hướng đạo NEA của NASA tới một tiểu hành tinh gần Trái Đất và Tàu tuần dương mặt trời của NASA (dự kiến ​​ra mắt vào năm 2025).

Công nghệ này vẫn còn ở giai đoạn sơ khai và rõ ràng không phải là không có thách thức, nhưng tiềm năng tiếp cận các điểm đến xa hơn trong vũ trụ có thể được cung cấp bởi ngôi sao chủ của chúng ta.