September 27, 2022

Tenaga surya telah lama didambakan sebagai sumber energi untuk kendaraan di seluruh dunia—dan sekarang, NASA selangkah lebih dekat untuk memanfaatkannya untuk menjelajahi kosmos. Diffractive Solar Sailing Project, yang dipimpin oleh Amber Dubill dari Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins di Laurel, Maryland, akan memungkinkan pesawat ruang angkasa, seperti probe dan satelit, melakukan perjalanan jarak jauh hanya dengan menggunakan sinar matahari. Jenis lightsail ini akan menjadi yang pertama dari jenisnya.

Proyek ini dipilih untuk fase ketiga dan terakhir dari program Innovative Advanced Concepts (NIAC) NASA, yang membantu mengembangkan ide-ide menjanjikan untuk penggunaan ilmiah, pemerintah, dan komersial. Tim akan menerima $2 juta untuk mendukung dua tahun pengembangan tambahan untuk menunjukkan keefektifan teknologi mereka menjelang misi potensial. Ini adalah proyek kelima yang pernah mencapai tahap Tahap III sejak program dimulai pada tahun 2012.

Layar surya menggunakan tekanan sinar matahari untuk mendorong diri mereka sendiri melalui ruang-seperti perahu layar didorong oleh angin-menghilangkan kebutuhan roket dan bahan bakar untuk mendorong kapal ke depan. Tapi lightsail difraksi seperti yang dibuat oleh tim Dunbar melangkah lebih jauh dari desain konvensional lightsail reflektif. Lightsails reflektif perlu mengumpulkan dan mengarahkan sinar matahari, yang berarti mereka harus dilapisi film seperti logam dan harus selalu menghadap ke arah matahari. Ketergantungan ini membatasi navigasi, karena ada pertukaran konstan antara penangkapan energi dan kemampuan manuver yang mudah. Terlebih lagi, desain layar reflektif membuatnya besar, tipis, dan tidak stabil. Peralatan yang diperlukan untuk menstabilkan dan mengarahkan layar pada akhirnya memperlambat pesawat ruang angkasa.

[Related: LightSail 2′s success could pave the way for more sun-powered spacecrafts]

See also  10 alasan untuk menggunakan Microsoft Edge

Layar difraksi berbeda. Ketika cahaya didifraksikan melalui bukaan sempit daripada dipantulkan pada bidang lebar, cahaya menyebar ke arah yang berbeda. Pada layar difraksi, tim memanfaatkan sifat cahaya ini dengan menggunakan kisi-kisi kecil yang tertanam di permukaan yang dapat menyebarkan cahaya ke tempat yang dibutuhkan, bahkan jika layar berada pada sudut yang kurang optimal atau tidak langsung menghadap matahari. Ini, pada gilirannya, memungkinkan pesawat ruang angkasa untuk bernavigasi lebih gesit dan efisien. Dengan desain ini, layar surya bisa lebih kecil, menggunakan lebih sedikit daya, dan beroperasi dengan biaya lebih rendah—semuanya tanpa mengorbankan daya.

Dubill menyamakan konsep itu dengan layar perahu yang sebenarnya. Jika Anda mencoba mengarahkan angin ke arah angin yang setara dengan layar reflektif, Anda harus menggerakkannya maju mundur untuk menuju ke arah yang diinginkan. Jika Anda memiliki sesuatu yang lebih seperti layar difraksi, Anda dapat menggunakan kekuatan angin untuk meniup Anda ke depan, sambil juga meluncur lurus ke dalamnya.

“[This design] adalah bagian novel. Ini lebih efisien dan mengatasi masalah lightsail sebelumnya,” kata Dubill, menambahkan bahwa, dalam sebuah penelitian kecil yang mereka lakukan, tim menemukan bahwa upaya teknis untuk mengganti lightsail reflektif dengan lightsail difraksi adalah “layak” dan bahwa “manfaatnya jauh melebihi biayanya.”

Di bawah arahan Dubill, tim akan meningkatkan bahan logam kolektor sinar matahari mereka dan melakukan uji tanah selama periode Fase III. Mereka meletakkan dasar, katanya, untuk akhirnya mengirim konstelasi lightsails difraksi ringan yang memegang instrumen ilmiah untuk mengorbit di sekitar kutub matahari. Sementara NASA dan European Solar Agency Solar Orbiter baru-baru ini mengambil gambar matahari dengan resolusi tinggi, gambar langsung dari kutub tidak pernah diambil.

See also  Apa selanjutnya untuk Artemis 1

“Ada banyak hal tentang matahari yang tidak kita ketahui. Teknologi ini dapat memainkan peran besar dalam memantau kompleksitas cuaca matahari,” kata Dubill. “[Our team] telah mengerjakan proyek ini begitu lama; sangat menyenangkan melihatnya memiliki kesempatan ini di masa depan misi penerbangan.”