Sứ mệnh Hệ thống Cánh buồm Mặt trời Tổng hợp Tiên tiến của NASA đang được thực hiện! Tàu vũ trụ cất cánh từ bệ phóng trên tên lửa Electron của Rocket Lab tại Khu liên hợp phóng 1 của công ty ở Māhia, New Zealand lúc 10:33 sáng ngày 24 tháng 4 theo giờ New Zealand.
Ý tưởng của một nghệ sĩ về tàu vũ trụ thuộc Hệ thống cánh buồm mặt trời tổng hợp tiên tiến của NASA trên quỹ đạo khi Mặt trời đi qua đường chân trời của Trái đất. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA/Aero Animation/Ben Schweighart
Vệ tinh có kích thước bằng lò vi sóng đang trên đường tới quỹ đạo thấp của Trái đất để thử nghiệm công nghệ buồm mặt trời thế hệ tiếp theo, sử dụng sức mạnh của ánh sáng mặt trời làm động cơ đẩy.
Công nghệ cánh buồm năng lượng mặt trời
Đi thuyền xuyên không gian nghe có vẻ giống như một điều gì đó ngoài khoa học viễn tưởng, nhưng khái niệm này không còn giới hạn trong sách hay màn hình lớn. Công nghệ cánh buồm mặt trời thế hệ tiếp theo – được gọi là Hệ thống cánh buồm mặt trời tổng hợp tiên tiến – vừa được phóng trên tên lửa Rocket Lab Electron. Công nghệ này có thể thúc đẩy du hành vũ trụ trong tương lai và mở rộng hiểu biết của chúng ta về Mặt trời và hệ mặt trời.
Cánh buồm mặt trời sử dụng áp suất của ánh sáng mặt trời để tạo lực đẩy, hướng về phía trước hoặc ra xa Mặt trời để các photon bật ra khỏi cánh buồm phản chiếu để đẩy tàu vũ trụ. Điều này giúp loại bỏ các hệ thống đẩy nặng và có thể thực hiện các nhiệm vụ kéo dài thời gian hơn và chi phí thấp hơn. Mặc dù khối lượng giảm đi nhưng cánh buồm mặt trời vẫn bị hạn chế bởi vật liệu và cấu trúc của cần trục, hoạt động giống như cột buồm của thuyền buồm. Nhưng NASA sắp thay đổi trò chơi chèo thuyền cho tương lai.
Thủy thủ hạng nhẹ mới của NASA
Cuộc trình diễn Hệ thống cánh buồm mặt trời tổng hợp tiên tiến sử dụng CubeSat 12 đơn vị (12U) do NanoAvionics chế tạo để thử nghiệm một cần cẩu tổng hợp mới được làm từ vật liệu sợi carbon và polyme dẻo, cứng hơn và nhẹ hơn các thiết kế cần trước đây. Mục tiêu chính của sứ mệnh là chứng minh thành công việc triển khai cần trục mới, nhưng sau khi triển khai, nhóm nghiên cứu cũng hy vọng sẽ chứng minh được hiệu suất của cánh buồm.
Giống như một chiếc thuyền buồm đang quay để đón gió, cánh buồm mặt trời có thể điều chỉnh quỹ đạo của nó bằng cách điều chỉnh góc của cánh buồm. Sau khi đánh giá việc triển khai cần trục, sứ mệnh sẽ thử nghiệm một loạt thao tác để thay đổi quỹ đạo của tàu vũ trụ và thu thập dữ liệu cho các sứ mệnh tiềm năng trong tương lai với những cánh buồm lớn hơn nữa.
“Những chiếc cần này có xu hướng nặng và kim loại hoặc được làm bằng composite nhẹ với thiết kế cồng kềnh – cả hai loại này đều không phù hợp với tàu vũ trụ nhỏ ngày nay. Keats Wilkie, nhà điều tra chính của sứ mệnh tại Trung tâm Nghiên cứu Langley của NASA ở Hampton, Virginia, cho biết: Cánh buồm mặt trời cần những cần rất lớn, ổn định và nhẹ. “Cần của cánh buồm này có hình ống và có thể ép phẳng và cuộn lại như thước dây thành một gói nhỏ đồng thời mang lại tất cả ưu điểm của vật liệu composite, như ít bị cong và uốn cong khi thay đổi nhiệt độ.”
Mariano Perez, kỹ sư đảm bảo chất lượng tại NASA Ames, kiểm tra tàu vũ trụ Hệ thống cánh buồm mặt trời tổng hợp tiên tiến. Khi các cần composite và cánh buồm mặt trời triển khai trên quỹ đạo, chúng sẽ có diện tích khoảng 860 feet vuông (80 mét vuông) – tương đương với kích thước của sáu điểm đỗ xe. Tín dụng: NASA / Brandon Torres
Triển khai và hiển thị của Cánh buồm mặt trời
Sau khi đạt đến quỹ đạo đồng bộ với Mặt trời, cách Trái đất khoảng 600 dặm (1.000 km), tàu vũ trụ sẽ bắt đầu tháo các cần composite của nó, kéo dài theo các đường chéo của cánh buồm polymer. Sau khoảng 25 phút, cánh buồm mặt trời sẽ triển khai hoàn toàn, có diện tích khoảng 860 feet vuông (80 mét vuông) – tương đương với diện tích của sáu điểm đỗ xe. Các camera gắn trên tàu vũ trụ sẽ ghi lại khoảnh khắc quan trọng của cánh buồm, theo dõi hình dạng và tính đối xứng của nó trong quá trình triển khai.
Với cánh buồm lớn, tàu vũ trụ có thể được nhìn thấy từ Trái đất nếu điều kiện ánh sáng vừa phải. Sau khi được mở rộng hoàn toàn và ở đúng hướng, vật liệu phản chiếu của cánh buồm sẽ sáng như Sirius, ngôi sao sáng nhất trên bầu trời đêm.
Alan Rhodes, kỹ sư hệ thống chính của sứ mệnh tại Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA ở Thung lũng Silicon của California, cho biết: “Bảy mét cần trục có thể triển khai có thể cuộn lại thành hình dạng vừa vặn trong tay bạn”. “Hy vọng là các công nghệ mới được xác minh trên tàu vũ trụ này sẽ truyền cảm hứng cho những người khác sử dụng chúng theo những cách mà chúng tôi thậm chí chưa từng cân nhắc.”
Ý tưởng của nghệ sĩ này cho thấy tàu vũ trụ của Hệ thống cánh buồm mặt trời tổng hợp tiên tiến đang di chuyển trong không gian sử dụng năng lượng của Mặt trời. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA/Aero Animation/Ben Schweighart
Kích hoạt những đổi mới trong tương lai
Thông qua chương trình Công nghệ tàu vũ trụ nhỏ của NASA, việc triển khai và vận hành thành công các cần composite nhẹ của cánh buồm mặt trời sẽ chứng tỏ khả năng và mở ra cánh cửa cho các sứ mệnh quy mô lớn hơn tới Mặt trăng, Sao Hỏa và hơn thế nữa.
Thiết kế bùng nổ này có khả năng hỗ trợ các cánh buồm mặt trời trong tương lai rộng tới 5.400 feet vuông (500 mét vuông), có kích thước bằng một sân bóng rổ và công nghệ thu được từ sự thành công của sứ mệnh có thể hỗ trợ các cánh buồm rộng tới 21.500 feet vuông (2.000 mét vuông). – khoảng nửa sân bóng đá.
“Mặt trời sẽ tiếp tục cháy trong hàng tỷ năm nữa, vì vậy chúng ta có nguồn lực đẩy vô hạn. Rhodes cho biết: Thay vì phóng những thùng nhiên liệu khổng lồ cho các sứ mệnh trong tương lai, chúng ta có thể phóng những cánh buồm lớn hơn sử dụng “nhiên liệu” sẵn có”. “Chúng tôi sẽ chứng minh một hệ thống sử dụng nguồn tài nguyên dồi dào này để thực hiện những bước tiến khổng lồ tiếp theo trong lĩnh vực khám phá và khoa học.”
Hệ thống cánh buồm mặt trời tổng hợp tiên tiến của NASA đã được phóng như một trọng tải phụ trong sứ mệnh 'Khởi đầu bầy đàn' của Rocket Lab. Hệ thống Cánh buồm Mặt trời sẽ chứng minh việc sử dụng các vật liệu và cấu trúc cải tiến để triển khai cánh buồm mặt trời thế hệ tiếp theo từ CubeSat có kích thước bằng vi sóng. Giống như một chiếc thuyền buồm chạy bằng gió, cánh buồm mặt trời sử dụng áp suất của ánh sáng mặt trời để tạo lực đẩy, loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiên liệu đẩy tên lửa thông thường. Tín dụng: NASA
Bởi vì các cánh buồm sử dụng sức mạnh của Mặt trời nên chúng có thể cung cấp lực đẩy liên tục để hỗ trợ các sứ mệnh đòi hỏi những điểm thuận lợi độc đáo, chẳng hạn như những sứ mệnh tìm cách hiểu Mặt trời của chúng ta và tác động của nó lên Trái đất. Cánh buồm mặt trời từ lâu đã là một khả năng mong muốn cho các sứ mệnh có thể mang theo hệ thống cảnh báo sớm để theo dõi thời tiết mặt trời. Bão mặt trời và sự phun trào khối lượng lớn của vành nhật hoa có thể gây ra thiệt hại đáng kể trên Trái đất, làm quá tải lưới điện, làm gián đoạn liên lạc vô tuyến và ảnh hưởng đến máy bay và tàu vũ trụ.
Sự bùng nổ hỗn hợp cũng có thể có một tương lai ngoài việc đi thuyền bằng năng lượng mặt trời: thiết kế nhẹ và hệ thống đóng gói nhỏ gọn có thể biến chúng thành vật liệu hoàn hảo để xây dựng môi trường sống trên Mặt trăng và Sao Hỏa, đóng vai trò là cấu trúc khung cho các tòa nhà hoặc cột ăng-ten nhỏ gọn để tạo ra rơle liên lạc cho các phi hành gia khám phá bề mặt mặt trăng.
Rudy Aquilina, giám đốc dự án sứ mệnh buồm mặt trời tại NASA Ames cho biết: “Công nghệ này khơi dậy trí tưởng tượng, hình dung lại toàn bộ ý tưởng về du hành vũ trụ và áp dụng nó vào du hành vũ trụ”. “Việc chứng minh khả năng của cánh buồm mặt trời và sự bùng nổ bằng vật liệu tổng hợp nhẹ là bước tiếp theo trong việc sử dụng công nghệ này để truyền cảm hứng cho các sứ mệnh trong tương lai.”
NASA Ames quản lý dự án Hệ thống cánh buồm mặt trời tổng hợp tiên tiến, đồng thời thiết kế và xây dựng hệ thống chẩn đoán camera trên tàu. NASA Langley đã thiết kế và chế tạo các cần composite và hệ thống buồm mặt trời có thể triển khai được. Văn phòng chương trình Công nghệ tàu vũ trụ nhỏ (SST) của NASA có trụ sở tại NASA Ames và do Ban Giám đốc sứ mệnh công nghệ vũ trụ (STMD) của cơ quan này lãnh đạo, tài trợ và quản lý sứ mệnh. Chương trình Phát triển Thay đổi Trò chơi của NASA STMD đã phát triển công nghệ cần tổng hợp có thể triển khai. Rocket Lab USA, Inc ở Long Beach, California đang cung cấp dịch vụ phóng. NanoAvionics đang cung cấp xe buýt tàu vũ trụ.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
