Onderzoekers van de Universiteit van Nottingham hebben een nieuwe generatie ultralichte, brandstofvrije voortstuwingssystemen voor ruimtevaartuigen ontwikkeld. Deze doorlatende zonnezeilen buigen zonlicht via microscopische refractiepatronen, wat leidt tot verbeterde controle en voortstuwingsefficiëntie voor toekomstige ruimtemissies. De studie, gepubliceerd in Acta Astronautica, introduceert een nieuw optimalisatiekader voor het ontwerpen van deze zeilpatronen.
Deze innovatie draagt bij aan duurzame, laag-impact ruimtetechnologieën en maakt potentieel langere operaties in de diepe ruimte mogelijk door de afhankelijkheid van brandstof aan boord te verminderen. In tegenstelling tot traditionele reflecterende zonnezeilen, die grote reflecterende platen gebruiken en beperkt worden door de invalshoek van het zonlicht, maakt de technologie van doorlatende zonnezeilen gebruik van diffractie. Dit gebeurt via minuscule roosters in dunne films die licht verspreiden om zo stralingsdruk uit te oefenen.
Het onderzoek ondersteunt ook ambitieuzere toepassingen, zoals op ruimte gebaseerde klimaatinterventies. In samenwerking met de Technische Universiteit van München en het KTH Koninklijk Instituut voor Technologie is een routekaart opgesteld voor een planetaire zonnescherm-systeem. Dit systeem is gericht op het verminderen van de mondiale temperaturen door zonnestraling te reflecteren of te verstrooien. Dr. Cappelletti van de Universiteit van Nottingham presenteerde dit concept op een VN-evenement over klimaatinnovatie, waarbij het potentieel van deze technologieën voor toekomstige klimaatveerkrachtstrategieën werd benadrukt.
De Universiteit van Nottingham integreert deze doorlatende zeilen actief in haar CubeSat-missies, WormSail en JamSail. Deze door studenten geleide missies, momenteel in ontwikkeling, zijn gericht op het demonstreren van goedkope zonnezeilvoortstuwing en nieuwe houdingsregelingsstrategieën in een lage aardbaan. De JamSail-missie, gepland voor lancering rond 2026, zal een GNSS-interferentie detectie payload bevatten en het gebruik van het zeil voor orbitale manoeuvrering en snelle passieve de-orbit demonstreren.
Dit onderzoek sluit aan bij de bredere toewijding van de Universiteit van Nottingham aan duurzame voortstuwing. De universiteit heeft recent een programma van £5,3 miljoen gelanceerd voor cryogene waterstof-elektrische voortstuwingssystemen en heeft een bouwvergunning verkregen voor een waterstofvoortstuwingsonderzoeksfaciliteit, die naar verwachting medio 2026 operationeel zal zijn. Dit onderstreept de ambitie van de universiteit om een leidende rol te spelen in de ontwikkeling van schone energie- en voortstuwingsoplossingen voor de transportsector, met een focus op het koolstofvrij maken van toekomstig transport.