Résumé IA · arXiv: 2303.14917v1 · astro-ph.EP

Science opportunities with solar sailing smallsats

Slava G. Turyshev, Darren Garber, Louis D. Friedman, Andreas M. Hein, Nathan Barnes, Konstantin Batygin, Michael E. Brown, Leroy Cronin,
et 18 autres auteursArtur Davoyan, Amber Dubill, Sarah Gibson, Donald M. Hassler, Noam R. Izenberg, Pierre Kervella, Philip D. Mauskopf, Neil Murphy, Andrew Nutter, Carolyn Porco, Dario Riccobono, James Schalkwyk, Kevin B. Stevenson, Mark V. Sykes, Mahmooda Sultana, Viktor T. Toth, Marco Velli, S. Pete Worden
Article original · DOI 10.1016/j.pss.2023.105744 Soumis à arXiv le 27 Mar. 2023 Publié dans Planetary and Space Science (octobre 2023) 34 pages, 12 figures, 2 tables Licence : NONEXCLUSIVE-DISTRIB 1.0 Aussi en : en

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Les articles les plus proches

  1. Proche Cité par cet article
    The sun diver: Combining solar sails with the Oberth effect
    C. Bailer-Jones · 2020 · arXiv: Popular Physics · preprint, non relu par les pairs · cité 8 fois · Pas encore résumé
    Résumé scientifique

    A highly reflective sail provides a way to propel a spacecraft out of the solar system using solar radiation pressure. The closer the spacecraft is to the Sun when it starts its outward journey, the larger the radiation pressure and so the larger the final velocity. For a spacecraft starting on the Earth's orbit, closer proximity can be achieved via a retrograde impulse from a rocket engine. The sail is then deployed at the closest approach to the Sun. Employing the so-called Oberth effect, a second, prograde, impulse at closest approach will raise the final velocity further. Here I investigate how a fixed total impulse ({\Delta}v) can best be distributed in this procedure to maximize the sa…

  2. Proche Cite cet article
    Trajectory design and optimization of a solar sail sun probe
    J. Garrido, Jose Perico H. Esguerra · 2023 · Pas encore résumé
    Résumé scientifique

    There is a desire to observe the sun's poles to further deepen our understanding of solar activity. However, because of the large speeds needed to perform out-of-ecliptic plane maneuvers, chemical and electric rocket propulsion mechanisms have been proven to be costly and impractical, leaving alternative space technology systems like solar sails to be considered for these applications. In this paper, we study the possibility of using a solar sail as a probe observing the sun. We design and optimize the trajectories of the solar sail probe through the surface constraint approach, with the assumption that the sail moves on a displaced spherical surface. We first review the surface constraint a…

  3. Proche* Cite cet article
    Space sails for achieving major space exploration goals: Historical review and future outlook
    M. Berthet, James Schalkwyk, Onur Çelik et al. · 2024 · Progress in Aerospace Sciences · cité 60 fois · Pas encore résumé
  4. Proche Cité par cet article
    Circumnavigating the sun with diffractive solar sails
    Amber Dubill, Grover A. Swartzlander · 2021 · Acta Astronautica · cité 30 fois · Pas encore résumé
    Résumé scientifique

    Abstract A solar sail based on the physics of diffracted light provides a means of harnessing opto-mechanical momentum for in-space propulsion. As an example a heuristic roll maneuver of a diffractive sail is found to produce a spiral trajectory that provides a high orbital inclination angle at a close solar orbit. A comparison of five-year spiral trajectories of ideal diffractive and reflective sails reveals that the former achieves a higher solar inclination angle and a smaller orbital radius than the latter. We envision placing a constellation of diffractive solar sails around the sun to collect images and other data for space weather monitoring and heliophysics science. For illustration …

  5. Proche Cite cet article
    Propulsion Trades for a 2035-2040 Solar Gravitational Lens Mission
    S. Turyshev · 2026 · cité 1 fois · Pas encore résumé
    Résumé scientifique

    The Solar Gravitational Lens (SGL) enables resolved imaging and spectroscopy of nearby terrestrial exoplanets, but useful science begins only after a spacecraft reaches roughly 650-900 astronomical units (AU). A 20 yr lower-bound trip to 650 AU requires an average radial speed of 32.5 AU per year, or 154 km/s, before launch, targeting, steering, and operations margins. We compare close-perihelion solar sailing, fission-electric nuclear electric propulsion (NEP), and high-thrust Oberth injection followed by NEP cruise using common lower-bound outbound-leg architecture envelopes, not closed end-to-end trajectories. For an ideal sail passing 0.05 AU from the Sun, total sailcraft areal density m…

  6. Proche Cite cet article
    A light sail astrobiology precursor mission to Enceladus and Europa
    M. Lingam, A. Hibberd, Andreas M. Hein · 2024 · Acta Astronautica · cité 5 fois · Pas encore résumé
    Résumé scientifique

    Icy moons with subsurface oceans of liquid water rank among the most promising astrobiological targets in our Solar System. In this work, we assess the feasibility of deploying laser sail technology in precursor life-detection missions. We investigate such laser sail missions to Enceladus and Europa, as these two moons emit plumes that seem accessible to in situ sampling. Our study suggests that GigaWatt laser technology could accelerate a $100$ kg probe to a speed of $\sim{30}\, \mathrm{km\, s^{-1}}$, thereupon reaching Europa on timescales of $1$-$4$ years and Enceladus with flight times of $3$-$6$ years. Although the ideal latitudes for the laser array vary, placing the requisite infrastr…

  7. Proche
    Small-Body Science with the Nautilus Space Observatory: From Cislunar Space Resilience to Mapping the Kuiper-Belt-to-Oort-Cloud Transition
    J. de Wit, A. Burdanov, P. McGill et al. · 2026 · Pas encore résumé
    Résumé scientifique

    A new generation of space-based observatories can transform small-body science from the local Earth-Moon environment to the Solar System's dynamical frontier, where planetary control gives way to Galactic tides and stellar encounters. Mapping this frontier would reveal how planetesimals were scattered during giant-planet formation, how many primordial bodies survived in distant reservoirs, and whether large objects remain undiscovered in the inner Oort Cloud. At the same time, meter- to decameter-scale natural objects traversing the Earth-Moon system are frequent but poorly characterized. As human and robotic activity expands, their operational relevance depends not simply on abundance but o…

  8. Proche* Cité par cet article
    High-performance solar sails for interstellar object rendezvous
    Daniel Miller, F. Duvigneaud, William Menken et al. · 2022 · Acta Astronautica · cité 19 fois · Pas encore résumé

Les travaux antérieurs sur lesquels il s’appuie

  1. Apparenté Utilisé en profondeur par cet article
    Direct Multipixel Imaging and Spectroscopy of an Exoplanet with a Solar Gravity Lens Mission
    S. Turyshev, M. Shao, L. Alkalai et al. · 2018 · cité 43 fois · Pas encore résumé
    Résumé scientifique

    The remarkable optical properties of the solar gravitational lens (SGL) include major brightness amplification (~1e11 at wavelength of 1 um) and extreme angular resolution (~1e-10 arcsec) in a narrow field of view. A mission to the SGL carrying a modest telescope and coronagraph opens up a possibility for direct megapixel imaging and high-resolution spectroscopy of a habitable Earth-like exoplanet at a distance of up to 100 light years. The entire image of such a planet is compressed by the SGL into a region with a diameter of ~1.3 km in the vicinity of the focal line. The telescope, acting as a single pixel detector while traversing this region, can build an image of the exoplanet with kilo…

  2. Apparenté
    Solar Physics From Unconventional Viewpoints
    S. Gibson, A. Vourlidas, D. Hassler et al. · 2018 · Frontiers in Astronomy and Space Sciences · cité 29 fois · Pas encore résumé
    Résumé scientifique

    We explore new opportunities for solar physics that could be realized by future missions providing sustained observations from vantage points away from the Sun-Earth line. These include observations from the far side of the Sun, at high latitudes including over the solar poles, or from near-quadrature angles relative to the Earth (e.g., the Sun-Earth L4 and L5 Lagrangian points). Such observations fill known holes in our scientific understanding of the three-dimensional, time-evolving Sun and heliosphere, and have the potential to open new frontiers through discoveries enabled by novel viewpoints.

  3. Apparenté*
    Trajectory optimization for solar sail in cislunar navigation constellation with minimal lightness number
    Xiao Pan, Ming Xu, Ramil Santos · 2017 · Aerospace Science and Technology · cité 16 fois · Pas encore résumé
  4. Apparenté*
    NASA Space Science Vision Missions
    Marc S. Allen · 2008 · cité 6 fois · Pas encore résumé
  5. Apparenté
    Resolved imaging of exoplanets with the solar gravitational lens
    S. Turyshev, V. Toth · 2022 · Monthly notices of the Royal Astronomical Society · cité 16 fois · Pas encore résumé
    Résumé scientifique

    We discuss the feasibility of direct multipixel imaging of exoplanets with the solar gravitational lens (SGL) in the context of a realistic deep space mission. For this, we consider an optical telescope, placed in the image plane that forms in the strong interference region of the SGL. We consider an Earth-like exoplanet located in our immediate stellar neighborhood and model its characteristics using our own Earth. We estimate photon fluxes from such a compact, extended, resolved exoplanet. This light appears in the form of an Einstein ring around the Sun, seen through the solar corona. The solar corona background contributes a significant amount of stochastic noise and represents the main …

Les articles qui le citent

  1. Apparenté*
    Harnessing sunlight beyond earth: Sustainable vision of space-based solar power systems in smart grid
    Hyuna Kang, Hakpyeong Kim, Juwon Hong et al. · 2024 · Renewable & Sustainable Energy Reviews · cité 18 fois · Pas encore résumé
  2. Apparenté*
    Extending the Spherical Planetary Radiation Pressure Acceleration Model to Optical Solar Sails
    Livio Carzana, Pieter Visser, J. Heiligers · 2025 · Journal of Guidance Control and Dynamics · cité 3 fois · Pas encore résumé
  3. Apparenté Utilise cet article en profondeur
    Chasing nomadic worlds: A new class of deep space missions
    M. Lingam, Andreas M. Hein, T. Eubanks · 2023 · Acta Astronautica · cité 3 fois · Pas encore résumé
    Résumé scientifique

    Nomadic worlds, i.e., objects not gravitationally bound to any star(s), are of great interest to planetary science and astrobiology. They have garnered attention recently due to constraints derived from microlensing surveys and the recent discovery of interstellar planetesimals. In this paper, we roughly estimate the prevalence of nomadic worlds with radii of $100\,\mathrm{km} \lesssim R \lesssim 10^4\,\mathrm{km}$. The cumulative number density $n_>\left(>R\right)$ appears to follow a heuristic power law given by $n_>\propto R^{-3}$. Therefore, smaller objects are probably much more numerous than larger rocky nomadic planets, and statistically more likely to have members relatively close to…

  4. Apparenté*
    Sundivers performance analysis with locally optimal control law
    D. Perepukhov, Iuliia Diugaeva · 2026 · Advances in Space Research · cité 1 fois · Pas encore résumé
  5. Apparenté
    A search for Planet Nine with small spacecraft: Three-body, post-Newtonian, non-gravitational, planetary and Kuiper Belt effects
    Sahin Ulas Koprucu, B. Tekin · 2023 · Acta Astronautica · Pas encore résumé
    Résumé scientifique

    A hypothetical gravitating body in the outer Solar System, the so-called Planet Nine, was proposed to explain the unexpected clustering of the Kuiper Belt Objects. As it has not been observed via telescopes, it was conjectured to be a primordial black hole (of the size of a quince) that could be gravitationally detected by laser-launching or solar sailing many small spacecraft. Here, we study various aspects affecting such a search for Planet Nine. Our basic observable is the angular displacement in the trajectory of a small spacecraft which will be mainly affected by the gravity of Planet Nine, augmented with several other 3-body, non-gravitational, post-Newtonian, planetary, and Kuiper Bel…

Comment ces articles sont-ils trouvés ?

Nous comparons le titre et le résumé de cet article avec ceux de tous les articles résumés sur ce site, et avec les articles que Semantic Scholar recommande, ceux qu’il cite et ceux qui le citent (pour un article très cité, ses citations les plus récentes et, depuis OpenAlex, les plus citées). Parmi les travaux antérieurs et les suites, les articles qui s’utilisent en profondeur, une méthode qu’il utilise et les suites très citées remontent un peu. Les niveaux (très proche, proche, apparenté) viennent de la similarité des textes, pas d’un jugement de qualité ; * signale un article sans résumé, comparé par son titre. La phrase sous un article est écrite par une IA à partir des deux résumés : vérifiez-la dans les articles. Un article jugé hors sujet par trois lecteurs quitte la liste.

Mis à jour le 6 novembre 2026.

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