Các nhà nghiên cứu tại Đại học Nottingham đã phát triển một thế hệ mới các hệ thống đẩy tàu vũ trụ siêu nhẹ, không sử dụng nhiên liệu. Những cánh buồm mặt trời truyền dẫn này hoạt động bằng cách bẻ cong ánh sáng mặt trời thông qua các mẫu khúc xạ vi mô, thay vì phản xạ nó. Cách tiếp cận sáng tạo này mang lại khả năng kiểm soát và hiệu quả đẩy được cải thiện cho các nhiệm vụ không gian trong tương lai.
Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Acta Astronautica, trình bày chi tiết một khuôn khổ tối ưu hóa mới để thiết kế các mẫu cánh buồm này. Tiến bộ này đóng góp vào các công nghệ không gian bền vững, tác động thấp, có khả năng cho phép hoạt động kéo dài hơn trong không gian sâu bằng cách giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu trên tàu. Một sinh viên tiến sĩ tại Đại học Nottingham, Samuel Thompson, đã phát triển một mô phỏng theo dõi tia để đặc trưng hóa và tối ưu hóa các cánh buồm mặt trời khúc xạ, nhằm tối đa hóa khả năng tăng tốc và ổn định của chúng. Thuật toán này có thể được tinh chỉnh cho các nhiệm vụ cụ thể và chế độ bay, hoặc nhanh chóng được thiết kế lại để đáp ứng các yêu cầu nhiệm vụ đang phát triển.
Nghiên cứu này cũng hỗ trợ các ứng dụng tham vọng hơn, chẳng hạn như các biện pháp can thiệp khí hậu dựa trên không gian. Sự hợp tác với Đại học Kỹ thuật Munich và Viện Công nghệ Hoàng gia KTH đã đóng góp vào một lộ trình cho một hệ thống che nắng hành tinh nhằm giảm nhiệt độ toàn cầu bằng cách phản xạ hoặc khuếch tán bức xạ mặt trời. Tiến sĩ Cappelletti từ Đại học Nottingham đã trình bày khái niệm về các tấm che nắng hành tinh được hỗ trợ bởi cánh buồm mặt trời tại một sự kiện của Liên Hợp Quốc về đổi mới khí hậu, nhấn mạnh tiềm năng của các công nghệ này đối với các chiến lược chống chịu khí hậu trong tương lai.
Một hệ thống che nắng hành tinh có thể giúp phản xạ hoặc khuếch tán bức xạ mặt trời để giảm nhiệt độ toàn cầu. Các khái niệm tiên tiến như tấm che nắng có chọn lọc phổ có thể phục hồi cả nhiệt độ và lượng mưa tốt hơn, và tấm che nắng quang điện có thể truyền đủ năng lượng xuống Trái đất để cung cấp năng lượng cho việc loại bỏ carbon dioxide. Đại học Nottingham đang tích cực tích hợp các cánh buồm truyền dẫn này vào các nhiệm vụ CubeSat của mình, WormSail và JamSail. Các nhiệm vụ do sinh viên dẫn đầu này, hiện đang được phát triển, nhằm mục đích chứng minh hệ thống đẩy cánh buồm mặt trời chi phí thấp và các chiến lược kiểm soát tư thế mới trong quỹ đạo Trái đất thấp.
Nhiệm vụ JamSail, dự kiến phóng vào năm 2026, sẽ chứng minh một tấm che nắng khúc xạ nhỏ gọn có khả năng điều chỉnh quỹ đạo của JamSail theo thời gian mà không cần thêm nhiên liệu, đồng thời sử dụng các yếu tố quang học tự ổn định để kiểm soát tư thế. Nghiên cứu này phù hợp với cam kết rộng lớn hơn của Đại học Nottingham đối với hệ thống đẩy bền vững. Trường đại học gần đây đã khởi động một chương trình trị giá 5,3 triệu bảng Anh cho các hệ thống đẩy điện-hydro đông lạnh và nhận được giấy phép quy hoạch cho một phòng thí nghiệm nghiên cứu đẩy hydro, dự kiến sẽ hoạt động vào giữa năm 2026. Phòng thí nghiệm này, được tài trợ bởi vòng bảy của Quỹ Đầu tư Đối tác Nghiên cứu Vương quốc Anh (UKRPIF) của Research England và các đối tác công nghiệp, sẽ có khả năng thử nghiệm đông lạnh, buồng môi trường phù hợp cho thử nghiệm độ cao, và cho phép thử nghiệm hydro khí, amoniac và các nhiên liệu xanh khác.