Ein Team des Langley Research Center der NASA und Partner des Ames Research Center der NASA, von Nano Avionics und des Robotics Systems Laboratory der Santa Clara University entwickeln eine Mission für das Advanced Composite Solar Sail System (ACS3). Dabei handelt es sich um ein ausklappbares, leichtes Verbundwerkstoff-Ausleger- und Sonnensegelsystem – erstmals wird der Verbundwerkstoff-Ausleger für ein Sonnensegel auf der Zielbahn verwendet.
Das System wird mit Solarenergie betrieben und kann Raketentreibstoffe und elektrische Antriebssysteme ersetzen. Die Nutzung von Sonnenlicht eröffnet Möglichkeiten, die für die Konstruktion von Raumfahrzeugen sonst nicht realisierbar wären.
Der Verbundwerkstoff-Ausleger wird von einem 12-Einheiten-CubeSat (12U) ausgefahren, einem kostengünstigen Nanosatelliten mit Abmessungen von nur 23 cm x 34 cm. Im Vergleich zu herkömmlichen ausfahrbaren Metallauslegern ist der ACS3-Ausleger 75 % leichter, und die thermische Verformung bei Erwärmung ist um das Hundertfache reduziert.
Im Weltraum angekommen, entfaltet der CubeSat innerhalb von nur 20 bis 30 Minuten die Solarzellen und den Verbundwerkstoff-Ausleger. Das quadratische Segel besteht aus einem flexiblen, kohlenstofffaserverstärkten Polymer und ist an jeder Seite etwa 9 Meter lang. Dieser Verbundwerkstoff ist ideal für diese Aufgabe, da er sich platzsparend zusammenrollen lässt und dennoch seine Festigkeit behält sowie Temperaturschwankungen widersteht. Die Bordkamera zeichnet Form und Ausrichtung des entfalteten Segels zur Auswertung auf.
Die für den Verbundausleger der ACS3-Mission entwickelte Technologie kann auf zukünftige Sonnensegelmissionen mit 500 Quadratmetern erweitert werden, und Forscher arbeiten an der Entwicklung von Sonnensegeln mit einer Größe von bis zu 2.000 Quadratmetern.
Zu den Zielen der Mission gehören die erfolgreiche Montage der Segel und die Ausbringung der Verbundwerkstoffausleger in einer niedrigen Umlaufbahn, um die Form und die Wirksamkeit der Segel zu bewerten und Daten über die Leistung der Segel zu sammeln, um Informationen für die Entwicklung größerer zukünftiger Systeme bereitzustellen.
Die Wissenschaftler hoffen, mit der ACS3-Mission Daten zu sammeln, um zukünftige Systeme zu entwickeln, die für die Kommunikation bei bemannten Erkundungsmissionen, für Frühwarnsatelliten für Weltraumwetter und für Asteroidenerkundungsmissionen eingesetzt werden können.
Veröffentlichungsdatum: 13. Juli 2021
