"Метаджеты", работающие на световом двигателе, могут значительно ускорить путешествия в космосе.
Если мы хотим когда-нибудь исследовать другие солнечные системы, помимо нашей собственной, нам нужно будет значительно повысить повысить нашу скорость в космосе. Используя обычные ракетные двигатели, путешествие к Альфа Центавра, ближайшей к нам звезде, заняло бы тысячи лет. Вместо этого исследователи рассматривают свет как более быстрый, дешевый и устойчивый способ движения, который в будущем может позволить сократить такой путь до нескольких десятков лет, пишет Gizmodo.
Исследователи из Техасского университета A&M продемонстрировали использование лазерных лучей для подъема и управления очень маленькими инженерными устройствами без физического контакта. Результаты эксперимента были опубликованы в журнале Newton и потенциально могут превратить световое движение в масштабируемый метод, который однажды сможет обеспечить энергией миссию к Альфа Центавра.
Следуйте за светом
Идея использования света для движения объектов в космосе не нова. Частицы света, или фотоны, несут импульс, который передается на поверхность объекта, создавая очень малую тягу. Технология уже применялась для солнечных парусов, которые используют солнечный свет для движения небольших аппаратов в космосе, подобно тому, как ветер толкает парусные лодки по воде.
Новое исследование основывается на этой концепции, используя лазеры для перемещения целого космического аппарата к местам назначения в дальнем космосе. Ученые, стоящие за исследованием, разработали устройства микронного масштаба, которые они назвали "метаджетами" – ультратонкие материалы размером меньше ширины человеческого волоса. На устройствах нанесены крошечные узоры, которые действуют как линзы, помогая ученым контролировать поведение света при отражении от них.
Благодаря этой сложной конструкции ученые смогли контролировать передачу импульса, создаваемую лазерным лучом, управляя метаджетами во всех трех измерениях.
Шоуфэн Лан, доцент и директор лаборатории в Техасском университете A&M, объяснил в своем заявлении, что эффект похож на отскок мячика для пинг-понга от поверхности. Когда свет отражается от объекта, он передает импульс, толкая объект с небольшой, но измеримой силой.
Эксперимент проводился в жидкой среде, чтобы компенсировать гравитацию и лучше наблюдать за движением метаджетов. Хотя используемые в эксперименте устройства невероятно малы, команда считает, что концепцию можно масштабировать для работы с более крупными объектами, если будет достаточно оптической мощности.
В отличие от других методов, которые управляют объектом, формируя сам свет, этот новый подход встраивает управление непосредственно в материал через крошечные узоры, что позволяет более гибко генерировать силу. При этом сила зависит от мощности самого света, а не от размера объекта.
Исследователи считают, что их устройство однажды может быть адаптировано для использования в миссии к Альфа Центавра, которая могла бы достичь звездной системы в относительно короткие сроки – около 20 лет.
Ранее УНИАН рассказывал, что зонд Voyager 1 – самый удаленный от Земли объект, созданный человеком, столкнулся со снижением уровня энергоснабжения, из-за чего операторам миссии пришлось временно отключить один из научных инструментов.