Hệ thống buồm mặt trời của NASA có tên viết tắt là ACS3. Hệ thống này được sử dụng trong vũ trụ và đã trải qua thời gian hai năm trên quỹ đạo. Được biết, công nghệ cánh buồm đã được nghiên cứu từ lâu. Nguyên lý hoạt động của cánh buồm này là nhờ lực đẩy của ánh sáng mặt trời. Từ đó giảm nhẹ nhu cầu dùng nhiên liệu của các loại tên lửa truyền thống khác.
Hệ thống buồm mặt trời được xem là phát minh có tính hiệu quả cao. Nguyên liệu làm cánh buồm ít tốn chi phí và có khả thi hơn. Ngoài ra, buồm mặt trời còn cung cấp năng lượng cho hệ thống liên lạc của các phi hành gia.
Table of Contents
Hệ thống buồm mặt trời sẽ triển khai giữa năm 2022
Hệ thống buồm mặt trời composite (ACS3) của NASA sẽ triển khai cánh buồm lớn ngang một căn hộ. Từ vệ tinh siêu nhỏ lên quỹ đạo Trái đất giữa năm 2022. Công nghệ cánh buồm đã được sử dụng trong vũ trụ trước đây. Lần gần nhất là nhiệm vụ LightSail 2 của Hiệp hội Hành tinh đã trải qua hai năm trên quỹ đạo.
Tương tự thuyền buồm hoạt động nhờ gió thổi qua cánh buồm. Cánh buồm mặt trời sử dụng áp lực của ánh sáng Mặt Trời để tạo lực đẩy. Loại bỏ nhu cầu dùng nhiên liệu tên lửa truyền thống, theo thông báo hôm 23/6 của NASA.
Dữ liệu mà nhiệm vụ mới thu thập sẽ giúp cung cấp thông tin cho thiết kế của các hệ thống quy mô lớn hơn trong tương lai. Phục vụ tìm kiếm tiểu hành tinh, theo dõi hoạt động của Mặt Trời. Ngoài ra còn cung cấp năng lượng cho hệ thống liên lạc phi hành gia trong không gian sâu.
Hệ thống buồm mặt trời được cải tiến về mặt vật liệu
ACS3 đã được phát triển từ năm 2018. Năm 2020, NASA chọn công ty Nano Avionics để chế tạo xe buýt vệ tinh. NanoAvionics là công ty con từ một tập đoàn ở Đại học Vilnius University. Đơn vị chế tạo vệ tinh Lituanica SAT-1 gửi thông điệp Lithuania đầu tiên vào không gian năm 2014.
Nhiệm vụ mới sẽ triển khai cánh buồm mặt trời. Có trụ làm bằng vật liệu tổng hợp (composite). Cho thấy vật liệu siêu nhẹ và độ bền cao có thể giảm bớt khối lượng và chi phí phóng trong các nhiệm vụ tương lai. Cánh buồm căng hết cỡ sẽ được hỗ trợ bởi 4 trụ và trải rộng 9m mỗi mặt. Trong khi cánh buồm mặt trời ACS3 tương đối nhỏ. NASA cho biết công nghệ buồm mặt trời composite có thể đạt kích thước bằng một sân bóng rổ (500m2). Vì lý do này, công nghệ trụ composite chính là trọng tâm của nhiệm vụ.
Trụ composite là bộ phận quan trọng của buồm mặt trời
Trụ composite là ý tưởng xuất phát từ một dự án ở Trung tâm Nghiên cứu Langley của NASA. Nhằm tìm hiểu cách triển khai những hệ thống lớn. Bao gồm cánh buồm mặt trời, trên vệ tinh nhỏ. Theo NASA, trụ buồm làm từ một vật liệu polymer gia cố bằng sợi carbon. Khiến trụ buồm nhẹ hơn 75% so với trụ kim loại tiêu chuẩn và ít bị ảnh hưởng bởi hiện tượng cong vênh do nhiệt hơn. Đây sẽ là nhiệm vụ đầu tiên mà trụ composite. Cánh buồm và hệ thống triển khai cùng được sử dụng trên quỹ đạo.
Vật liệu tổng hợp này có thể cuộn trên phương tiện nhỏ. Nhưng vẫn chắc chắn và siêu nhẹ khi mở ra, NASA cho biết. Hệ thống căng buồm sẽ bao gồm thiết bị dựng trụ buồm tiên tiến. Giúp giảm tối đa nguy cơ mắc kẹt.
Dù công nghệ buồm mặt trời đang ở giai đoạn sơ khai. Lợi ích tiềm năng bao gồm kéo dài thời gian nhiệm vụ. Do cả hệ thống đẩy bằng hóa chất và điện đều hạn chế về lượng nhiên liệu sẵn có. Các nhà quản lý nhiệm vụ cũng sẽ xem xét chức năng đẩy trên buồm hoạt động tốt tới mức nào. Khi thay đổi quỹ đạo của tàu vũ trụ, chuẩn bị cho những nhiệm vụ tiến xa hơn từ Trái đất.
Tàu vũ trụ bay quanh trái đất bằng cánh buồm mặt trời
Tàu vũ trụ LightSail 2 đã thực hiện thành công quỹ đạo đầu tiên vòng quanh Trái đất. Điều bất ngờ là con tàu này hoàn thành nhiệm vụ nhờ một bộ phận điều hướng. Được gọi là cánh buồm năng lượng mặt trời. Theo đó, trên tàu vũ trụ LightSail 2, các cánh buồm mặt trời được đẩy bởi các photon từ Mặt trời.
Khi bật ra khỏi cánh buồm, các hạt photon cung cấp cho nó một lượng năng lượng nhỏ đủ để đẩy phi thuyền về phía trước. Cơ chế hoạt động này cũng giống như gió đẩy cánh buồm trên biển.
LightSail 2 được phát triển bởi Planetary Society. Một nhóm nghiên cứu không gian nhỏ của nhà khoa học người Mỹ Bill Nye. Chiếc tàu cỡ nhỏ này được phóng khỏi Trái đất trên tên lửa Falcon Heavy của SpaceX hôm 25/6/2019. Ngày 23/7/2019, cánh buồm của LightSail 2 đã bung khỏi hộp đựng và bắt đầu nhiệm vụ của mình.
Dù công nghệ buồm mặt trời đang ở giai đoạn sơ khai. Lợi ích tiềm năng bao gồm kéo dài thời gian nhiệm vụ. Do cả hệ thống đẩy bằng hóa chất và điện đều hạn chế về lượng nhiên liệu sẵn có. Các nhà quản lý nhiệm vụ cũng sẽ xem xét chức năng đẩy trên buồm hoạt động tốt tới mức nào khi thay đổi quỹ đạo của tàu vũ trụ. Chuẩn bị cho những nhiệm vụ tiến xa hơn từ Trái Đất.
