Новое исследование Ноттингемского университета посвящено изучению безтопливных двигательных установок для космических аппаратов и возможностей их применения в будущих космических миссиях.
Статья под названием «Моделирование и численная оптимизация преломляющих поверхностных структур для светопропускающих солнечных парусов» (Modeling and numerical optimization of refractive surface patterns for transmissive solar sails), опубликованная в журнале Acta Astronautica, исследует новый класс сверхлегких, безтопливных двигательных установок для космических аппаратов.
Светопропускающие (трансмиссионные) солнечные паруса управляются исключительно за счет солнечного света, но не отражая его, а преломляя с помощью микроскопических преломляющих структур.
Ученые с инженерного факультета и исследовательская группа NottSpace Ноттингемского университета разработали инновационную систему оптимизации для проектирования и оценки этих структур, добившись значительного улучшения управляемости и эффективности двигательной установки. Это напрямую способствует развитию устойчивых, экологичных технологий для будущих космических миссий, снижая зависимость от бортового топлива и обеспечивая возможность более длительных операций в дальнем космосе.
Эта работа также закладывает техническую основу для более амбициозных применений, таких как климатические интервенции космического базирования.
Аспирант Сэмюэл Томпсон так прокомментировал проект:
«Для этой статьи я разработал симуляцию на основе трассировки лучей, чтобы охарактеризовать и оптимизировать структурированные преломляющие солнечные паруса для максимизации их ускорения и устойчивости. В целом, оптика таких систем хаотична и трудно поддается аналитическому решению, поэтому я также написал оптимизатор на основе обучения с подкреплением для запуска симуляций и итеративного улучшения конструкций».
«Привлекательность этого подхода заключалась в том, что алгоритму можно было задать оптимизацию по любым критериям. Такой парус можно было бы точно настроить для конкретных миссий и режимов полета или быстро перепроектировать в ответ на меняющиеся требования миссии».
«В рамках моего аспирантского проекта я использовал эти генеративные паруса для усовершенствования проектов с более высокой степенью готовности (не являющихся метаматериалами), которые могут быть задействованы в ближайшее время, а также для информирования при разработке нашего собственного прототипа солнечного паруса NottSpace. Это исследование стоит ускорить, поскольку такие паруса являются крайне устойчивым двигательным решением и даже одним из немногих экономически целесообразных средств для удаления космического мусора с низкой околоземной орбиты».
Доктор Каппеллетти и доктор Пушпарадж из исследовательской группы NottSpace в сотрудничестве с Техническим университетом Мюнхена (Германия) и Королевским технологическим институтом KTH (Швеция) внесли вклад в разработку более широкой дорожной карты для создания планетарной системы солнцезащитных экранов — идеи, которая изучается в рамках глобальных усилий в области солнечной геоинженерии. Предлагаемая система экранов могла бы помочь отражать или рассеивать солнечное излучение для снижения глобальной температуры.
Недавно доктор Каппеллетти из Ноттингемского университета также была приглашена представить эту концепцию на мероприятии ООН, посвященном климатическим инновациям, где она рассказала о потенциале планетарных солнцезащитных экранов на основе солнечных парусов как части будущих стратегий по повышению климатической устойчивости.
Команда, стоящая за этим исследованием, также активно интегрирует эти светопропускающие паруса в свои собственные миссии на базе CubeSat, включая WormSail (полезная нагрузка для астрофармацевтики в сотрудничестве со Школой фармации) и JamSail (полезная нагрузка для картирования помех ГНСС). Обе платформы формата 3U в настоящее время разрабатываются в Ноттингемском университете.
Читайте также: Прямой термоядерный двигатель может доставить нас к Седне во время её ближайшего за 11 000 лет прохождения
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.