Ondanks dat het een idee is dat al meer dan 40 jaar door het hoofd van ingenieurs en ruimtevaartliefhebbers ratelt, hebben zonnezeilen nooit echt veel grip gekregen op de manier van daadwerkelijke implementatie. Vandaag heeft NASA een belangrijke stap gezet in het testen van zonnezeiltechnologie voor gebruik in toekomstige ruimtevaartuigen.
Het ruimtevaartuig Nanosail-D werd op vrijdag 19 november om 20.25 uur gelanceerd. EST uit Kodiak Island, Alaska, en meeliftte op een andere satelliet, beide aan boord van een Minotaur IV-raket. Het is vanaf vandaag met succes uit het lanceervoertuig geworpen en staat op zichzelf. Hoewel de zeilen nog moeten worden ingezet, is dit al een prestatie die veel goeds belooft voor de toekomst van zowel zonnezeil als kleine satelliettechnologie.
De Nanosail-D satelliet - gewoonlijk beschreven als "brood" formaat - werd op 6 december om 01:31 uur EST uit de Fast, Affordable, Science and Technology Satellite (FASTSAT) geworpen. Dit is niet alleen de eerste poging van deze NASA om een zonnezeil in de ruimte te gebruiken, maar het is ook de eerste keer dat een nanosatelliet uit een andere satelliet wordt uitgestoten, wat bewijst dat dit een betrouwbare manier is om meerdere satellieten tegelijkertijd in een baan om de aarde te brengen.
Nanosail-D is een nanosatelliet - of cubesat - ontworpen om het potentieel voor zonnezeilen bij atmosferisch remmen te testen. Dergelijke zeilen - gemaakt van een ultradun en licht materiaal, in dit geval het polymeer CP1 - kunnen mogelijk worden gebruikt om een ruimtevaartuig buiten ons zonnestelsel voort te stuwen. Het Nanosail-D-zeil zal worden ingezet in een baan om de aarde, ongeveer 650 km (400 mijl) hoger. Het zeil zal worden gebruikt om te laten zien hoe dergelijke technologie satellieten kan vertragen wanneer ze de baan moeten verlaten.
Momenteel zijn satellieten in een baan om de aarde nodig om ze in een lagere en lagere baan te manoeuvreren met behulp van de motoren van de satelliet, waardoor er meer drijfgas aan boord van het ruimtevaartuig nodig is om het gewoon op de juiste manier te verwijderen. Nanosail-D zal gedurende 70 tot 120 dagen een zonnezeil en een baan om de aarde inzetten, en zal uiteindelijk in de atmosfeer van de aarde spiralen om op te branden.
Omdat het zo dicht bij de aarde zal cirkelen, is het potentieel van het testen van zonnezeilen als voortstuwing niet de focus van de missie; de inzet van een zonnezeil is echter zelf een enorme technische uitdaging. Nanosail-D zal het perfecte experiment zijn om te testen of de methode die NASA zal gebruiken om het zeil te ontrollen, werkbaar is in de ruimte.
Direct na de uitwerping eerder op de dag begon een timer met een aftelling van drie dagen. Zodra het nul bereikt, zal het boem gaan - dat wil zeggen, er zullen vier gieken uit de kleine satelliet springen en binnen vijf seconden zal het zeil volledig zijn uitgeschoven tot zijn 100 vierkante voet (10 vierkante meter) zeiloverspanning.
Dean Alhorn, NanoSail-D hoofdonderzoeker en lucht- en ruimtevaartingenieur bij het Marshall Space Flight Center, legt op de missiepagina uit: 'De plaatsing werkt op precies de tegenovergestelde manier van het meetlint van de timmerman. Met een meetlint trek je hem eruit, die een veer opwindt, en als je hem loslaat, wordt hij snel weer teruggetrokken. Met NanoSail-D winden we de gieken rond de middenas. Die opgewonden gieken werken als de veer. Ongeveer zeven dagen na de lancering zet het het zeil van de middenas af. ”
Er zijn al eerder pogingen ondernomen om zonnezeilen te lanceren en in te zetten, maar eenmaal ingezet, zal Nanosail D het langstlopende experiment met zonnezeilen zijn dat ooit is geprobeerd. Zowel JAXA als de Russische ruimtevaartorganisatie hebben succesvolle experimenten met zonnezeilen ingezet.
JAXA lanceerde in 2004 een klavervormig zeil aan boord van een klinkende raket en het experiment duurde ongeveer 400 seconden. Ze lanceerden ook het IKAROS-ruimtevaartuig in mei 2010, dat momenteel onderweg is naar Venus en vanaf de aarde naar de andere kant van de zon zal vliegen. De Russen gebruikten met succes een spiegel met een diameter van 20 meter aan boord van de Progress M-15 bevoorradingsmissie naar Mir in 1993. Met de naam Znamya 2 wierp de spiegel een 5 km brede lichtvlek op de grond die over Zuid-Frankrijk naar het westen veegde Rusland, en een paar uur in een baan om de aarde voordat hij opbrandde.
De Planetary Society is waarschijnlijk de meest luidruchtige en enthousiaste organisatie ter ondersteuning van zonnezeiltechnologie. Ze ontwikkelen momenteel een zonnezeil vergelijkbaar met dat van Nanosail-D, genaamd Lightsail-1. De vereniging probeerde in 2005 een zonnevaart genaamd Cosmos 1 te lanceren, maar de raket die de satelliet droeg, schoot niet tijdens de tweede fase en het vaartuig ging verloren.
Nanosail-D zit in zijn tweede iteratie. Het eerste ruimtevaartuig werd begin 2008 in gebruik genomen en het team - astrofysici en ingenieurs van het Marshall Space Flight Center en het Ames Research Center - had vier maanden de tijd om een werkbare satelliet samen te stellen. Het werd in augustus 2008 aan boord van een Falcon 1-raket gelanceerd, maar de raket brandde op in de atmosfeer. Als ingenieurs goed zijn in één ding, is het redundantie: het team had een tweede Nanosail-D gebouwd en had ruim de tijd om enkele bugs uit te werken en de technologie nog verder te ontwikkelen.
De Planetary Society had bijna de kans om Nanosail-D te lanceren, volgens Louis Friedman, uitvoerend directeur van The Planetary Society, ze werden benaderd door het team dat Nanosail-D ontwikkelde na de mislukte eerste lanceringspoging en vroegen of ze wilden helpen bij de lancering van het tweede Nanosail-D ruimtevaartuig. De Planetary Society was het daarmee eens, maar het team vond toen ruimte aan boord van de FASTSAT-lancering. Lightsail-D kwam dan ook voort uit deze korte samenwerking.
De timer telt in stilte af wat belooft een spannende missie te worden, en een potentiële mijlpaal in de toekomst van ruimtevaart. Bekijk deze ruimte voor verdere ontwikkelingen op de missie.
Bronnen: NASA-persbericht, The Planetary Society, NASA Science, NASA Nanosail-D-factsheet
