Traditionele zonnepanelen die worden gebruikt om satellieten van stroom te voorzien, kunnen omvangrijk zijn met zware panelen die samengevouwen zijn met behulp van mechanische scharnieren. Een experiment dat onlangs in het internationale ruimtestation is aangekomen, zal een nieuw zonnepaneelontwerp testen dat oprolt om een ​​compacte cilinder te vormen voor lancering met aanzienlijk minder massa en volume, biedt mogelijk aanzienlijke kostenbesparingen en een toename van het vermogen voor satellieten.

Kleiner en lichter dan traditionele zonnepanelen, het uitrolbare zonnestelsel, of ROSA, bestaat uit een centrale vleugel gemaakt van een flexibel materiaal met fotovoltaïsche cellen om licht om te zetten in elektriciteit. Aan weerszijden van de vleugel bevindt zich een smalle arm die zich over de lengte van de vleugel uitstrekt om ondersteuning te bieden, een high-strain composiet boom genoemd. De gieken zijn als gespleten buizen gemaakt van een stijf composietmateriaal, afgeplat en in de lengte opgerold voor lancering. De array rolt of klikt open zonder motor, gebruikmakend van opgeslagen energie uit de structuur van de gieken die vrijkomt wanneer elke boom overgaat van een spoelvorm naar een rechte steunarm.

ROSA kan eenvoudig worden aangepast aan verschillende maten, inclusief zeer grote arrays, om een ​​verscheidenheid aan toekomstige ruimtevaartuigen van stroom te voorzien. Het heeft ook het potentieel om zonnepanelen compacter en lichter te maken voor satellietradio en televisie, weersvoorspelling, GPS en andere services die op aarde worden gebruikt. In aanvulling, de technologie kan mogelijk worden aangepast om zonne-energie op afgelegen locaties te leveren. De technologie van de gieken heeft extra potentiële toepassingen, zoals voor communicatie en radarantennes en andere instrumenten.

Het ROSA-onderzoek bekijkt hoe goed dit nieuwe type zonnepanelen kan worden ingezet in de microzwaartekracht en extreme temperaturen van de ruimte. Het onderzoek meet ook de sterkte en duurzaamheid van de array en hoe de structuur reageert op manoeuvres van ruimtevaartuigen.

"Als de array aan een satelliet is bevestigd, dat ruimtevaartuig zal moeten manoeuvreren, die koppel creëert en ervoor zorgt dat de vleugel, of deken, trillen, " legt hoofdonderzoeker Jeremy Banik uit, senior onderzoeksingenieur bij het Air Force Research Laboratory, Kirtland luchtmachtbasis in New Mexico. "We moeten precies weten wanneer en hoe het trilt om de controle over het ruimtevaartuig niet te verliezen. De enige manier om dat te testen is in de ruimte."

Het onderzoek zal de array in de volle zon en in de volle schaduw volgen en gegevens verzamelen over hoeveel het trilt wanneer het van schaduw naar licht gaat. Deze trilling, bekend als thermische snap, problemen kunnen opleveren bij het bedienen van satellieten met gevoelige functies, en de onderzoekers willen leren hoe ze die uitdagingen met ROSA kunnen vermijden.

"Deze structuur is erg dun, slechts enkele millimeters dik, en warmt zeer snel op tientallen graden in een paar seconden, " zegt Banik. "Dat zorgt voor belastingen in de vleugel waardoor hij zou kunnen huiveren. Dat zou problemen opleveren, bijvoorbeeld, als een satelliet tegelijkertijd een foto probeerde te maken."

Het onderzoek zal het vermogen meten dat door de array wordt geproduceerd om te zien hoe de dunne, kristallijne fotovoltaïsche cellen houden stand tijdens de lancering. In aanvulling, onderzoekers willen zien hoe de array omgaat met intrekking.

"We willen laten zien dat we de vleugel op een voorspelbare manier terug kunnen trekken. ', zegt Banik. 'Een praktische reden is dat we hem na dit onderzoek terug moeten trekken voor opslag, maar het is goed om te weten dat dit voor toekomstige toepassingen kan worden gedaan, potentieel voor een zeer wendbaar ruimtevaartuig."

De bedoeling van dit onderzoek, Banik legde uit, is om ROSA-gegevens in een baan om de aarde te vergelijken met modelvoorspellingen die eerder zijn gevalideerd door metingen op de grond in een gesimuleerde omgeving.

"Erken dat we proberen te leren hoe het zich gedraagt ​​- dit is een experiment en geen demonstratie - dus we zullen bruikbare gegevens verzamelen, zelfs als het zich niet gedraagt ​​zoals we verwachten, ' zei Banik.

Onderzoekers ter plaatse zullen een video starten van plaatsing en terugtrekking, en sensoren die in de array zijn ingebed, registreren gegevens over fotovoltaïsche prestaties, temperatuur, en versnellingen.

"Bij de lancering in de ruimte, massa en volume zijn alles, en ROSA is 20 procent lichter en vier keer kleiner in volume dan harde paneelarrays, Banik zegt. "Je realiseert grote kostenbesparingen door een beetje massa en volume af te scheren, die het mogelijk maakt om de bandbreedte op een communicatiesatelliet te vergroten en, bijvoorbeeld, GPS toegankelijker en betrouwbaarder maken voor iedereen."

Met andere woorden, deze kleine reeks zou echt kunnen veranderen hoe zonne-energie rolt.