Mặc dù là một ý tưởng xung quanh trong đầu của các kỹ sư và những người đam mê không gian trong hơn 40 năm, nhưng các cánh buồm mặt trời chưa bao giờ thực sự đạt được nhiều lực kéo trong cách triển khai thực tế. Ngày nay, NASA đã thực hiện một bước quan trọng đối với việc thử nghiệm công nghệ buồm mặt trời để sử dụng trong tàu vũ trụ trong tương lai.
Tàu vũ trụ Nanosail-D đã được phóng vào thứ Sáu, ngày 19 tháng 11 lúc 8:25 tối EST từ đảo Kodiak, Alaska và đang cõng trên một vệ tinh khác, cả hai đều trên một tên lửa Minotaur IV. Nó đã được đẩy ra khỏi phương tiện phóng ngày hôm nay và tự nó hoạt động. Mặc dù các cánh buồm vẫn chưa được triển khai, nhưng đây đã là một thành tựu báo hiệu tốt cho tương lai của cả cánh buồm mặt trời và công nghệ vệ tinh nhỏ.
Vệ tinh Nanosail-D - thường được mô tả là ổ bánh mì có kích cỡ nhỏ - được phóng ra từ Vệ tinh Khoa học và Công nghệ Nhanh, Giá cả phải chăng (FASTSAT) lúc 1:31 sáng EST ngày 6 tháng 12. Đây không chỉ là nỗ lực đầu tiên của NASA trong việc triển khai một cánh buồm mặt trời trong không gian, mà đây còn là lần đầu tiên vệ tinh nano được phóng ra từ một vệ tinh khác, chứng minh rằng đây là cách đáng tin cậy để đưa nhiều vệ tinh vào quỹ đạo cùng một lúc.
Nanosail-D là một vệ tinh nano - hay cubesat - được thiết kế để kiểm tra tiềm năng của các cánh buồm mặt trời trong hệ thống phanh khí quyển. Những cánh buồm như vậy - được làm từ một vật liệu siêu mỏng và nhẹ, trong trường hợp này là polymer CP1 - có khả năng có thể được sử dụng để đẩy tàu vũ trụ ra ngoài Hệ Mặt trời của chúng ta. Buồm Nanosail-D sẽ được triển khai trên quỹ đạo thấp của Trái đất, khoảng 650 km (400 dặm) lên. Cánh buồm sẽ được sử dụng để chỉ ra cách thức công nghệ như vậy có thể làm chậm các vệ tinh khi chúng cần quay quanh quỹ đạo.
Hiện nay, các vệ tinh quay quanh liên quan đến việc điều khiển chúng vào quỹ đạo thấp hơn và thấp hơn bằng cách sử dụng các động cơ của vệ tinh, điều này đòi hỏi nhiều động cơ đẩy trên tàu vũ trụ chỉ đơn giản là vứt bỏ nó đúng cách. Nanosail-D sẽ triển khai một cánh buồm mặt trời và quỹ đạo trong 70-120 ngày, cuối cùng xoắn ốc vào bầu khí quyển Trái đất để đốt cháy.
Vì nó sẽ quay quanh Trái đất rất gần, nên tiềm năng của nó để thử nghiệm các cánh buồm mặt trời vì lực đẩy không phải là trọng tâm của nhiệm vụ; tuy nhiên, việc triển khai một cánh buồm mặt trời tự nó là một thách thức kỹ thuật lớn. Nanosail-D sẽ là thử nghiệm hoàn hảo để kiểm tra xem phương pháp mà NASA sẽ sử dụng để tháo cánh buồm có khả thi trong không gian hay không.
Ngay sau khi phóng ra sớm hôm nay, đồng hồ bấm giờ bắt đầu đếm ngược ba ngày. Một khi nó đạt đến 0, nó sẽ bùng nổ - tức là bốn vụ nổ sẽ xuất hiện từ vệ tinh nhỏ, và trong vòng năm giây, cánh buồm sẽ được mở rộng hoàn toàn đến nhịp buồm 100 feet vuông (10 mét vuông).
Dean Alhorn, điều tra viên chính của NanoSail-D và kỹ sư hàng không vũ trụ tại Trung tâm bay không gian Marshall giải thích trên trang nhiệm vụ, triển khai hoạt động theo cách hoàn toàn ngược lại với thước đo thợ mộc. Với một thước dây, bạn kéo nó ra, cuộn một lò xo và khi bạn thả nó ra, nó sẽ nhanh chóng được kéo lại. Với NanoSail-D, chúng tôi sẽ tạo ra sự bùng nổ xung quanh trục chính giữa. Những sự bùng nổ vết thương hành động như mùa xuân. Khoảng bảy ngày sau khi phóng, nó triển khai cánh buồm ra khỏi trục chính giữa.
Trước đây đã có những nỗ lực khác trong việc khởi động và triển khai các cánh buồm mặt trời, nhưng một khi được triển khai, Nanosail D sẽ là thử nghiệm buồm mặt trời dài nhất chưa từng thử. Cả JAXA và cơ quan vũ trụ Nga đã triển khai các thí nghiệm buồm mặt trời thành công.
JAXA đã phóng một chiếc thuyền buồm hình cỏ ba lá trên một tên lửa phát ra âm thanh vào năm 2004 và cuộc thử nghiệm kéo dài khoảng 400 giây. Họ cũng đã phóng tàu vũ trụ IKAROS vào tháng 5 năm 2010, hiện đang trên đường tới Sao Kim và sẽ bay đến phía đối diện của Mặt trời từ Trái đất. Người Nga đã triển khai một chiếc gương có đường kính 20 mét trên tàu thành công trong nhiệm vụ tiếp tế tiến độ M-15 cho Mir vào năm 1993. Được đặt tên là Znamya 2, chiếc gương đúc một điểm sáng rộng 5km (3 dặm) trên mặt đất quét qua miền nam nước Pháp sang phía tây Nga, và quay quanh trong vài giờ trước khi đốt cháy.
Hiệp hội hành tinh có lẽ là tổ chức có tiếng nói và nhiệt tình nhất để hỗ trợ công nghệ buồm mặt trời. Họ hiện đang phát triển một cánh buồm mặt trời tương tự như của Nanosail-D, được gọi là Lightsail-1. Xã hội đã cố gắng phóng một cánh buồm mặt trời có tên Cosmos 1 vào năm 2005, nhưng tên lửa mang theo vệ tinh không bắn trong giai đoạn thứ hai, và chiếc tàu bị mất.
Nanosail-D đang trong lần lặp thứ hai. Tàu vũ trụ đầu tiên được đưa vào hoạt động vào đầu năm 2008, và nhóm nghiên cứu - nhà vật lý thiên văn và kỹ sư tại Trung tâm bay không gian Marshall và Trung tâm nghiên cứu Ames - đã có bốn tháng để lắp đặt một vệ tinh khả thi. Nó đã phóng lên một tên lửa Falcon 1 vào tháng 8 năm 2008, nhưng tên lửa đã bốc cháy trong bầu khí quyển. Nếu các kỹ sư giỏi một thứ, thì đó là sự dư thừa - nhóm đã chế tạo Nanosail-D thứ hai và có nhiều thời gian để tìm ra một số lỗi và phát triển công nghệ hơn nữa.
Hiệp hội hành tinh gần như có cơ hội ra mắt Nanosail-D, theo Louis Friedman, giám đốc điều hành của Hiệp hội hành tinh, họ đã được nhóm phát triển Nanosail-D liên hệ sau nỗ lực ra mắt ban đầu thất bại, và hỏi họ có muốn giúp khởi động tàu vũ trụ Nanosail-D thứ hai. Hiệp hội hành tinh đã đồng ý, nhưng nhóm nghiên cứu sau đó đã tìm thấy không gian trên tàu ra mắt FASTSAT. Do đó, Lightsail-D đã được sinh ra từ sự hợp tác ngắn ngủi này.
Đồng hồ bấm giờ đang âm thầm đếm ngược những gì hứa hẹn sẽ là một nhiệm vụ thú vị và là cột mốc tiềm năng trong tương lai của ngành hàng không vũ trụ. Xem không gian này để phát triển hơn nữa về nhiệm vụ.
Nguồn: Thông cáo báo chí của NASA, Hiệp hội hành tinh, Khoa học NASA, tờ thông tin Nanosail-D của NASA
