До Альфи Центавра за 20 років — науковці розробляють потужний світловий двигун для ракети

Олена Шевченко

"Метаджети", що працюють на світловому двигуні, можуть значно пришвидшити подорожі космосом.

Головні тези:

Вчені працюють над розвитком світлового двигуна для ракети, що може значно збільшити швидкість космічних подорожей.
Нова технологія може скоротити подорож до Альфа Центавра від тисяч років до всього 20 років.
Використання лазерів для переміщення космічних апаратів в далекому космосі стає реальністю завдяки метаджетам — ультратонким пристроям з крихітними візерунками.

На “метаджеті” до Альфи Центавра: вчені створюють світловий двигун

Якщо ми хочемо колись дослідити інші сонячні системи, крім нашої власної, нам потрібно буде значно підвищити нашу швидкість у космосі. Використовуючи звичайні ракетні двигуни, подорож до Альфи Центавра, найближчої до нас зірки, зайняла б тисячі років.

Натомість дослідники розглядають світло як швидший, дешевший і стабільніший спосіб руху, який у майбутньому може дозволити скоротити такий шлях до кількох десятків років.

Дослідники з Техаського університету A&M продемонстрували використання лазерних променів для підйому та керування дуже маленькими інженерними пристроями без фізичного контакту.

Ідея використання світла для руху об'єктів у космосі не нова. Частинки світла, або фотони, несуть імпульс, який передається на поверхню об'єкта, створюючи дуже малу тягу. Технологія вже застосовувалася для сонячних вітрил, які використовують сонячне світло для руху невеликих апаратів у космосі, подібно до того, як вітер штовхає вітрильні човни по воді.

Нове дослідження ґрунтується на цій концепції, використовуючи лазери для переміщення цілого космічного апарата до місць призначення в далекому космосі. Вчені розробили пристрої мікронного масштабу, які вони назвали "метаджетами" — ультратонкі матеріали розміром менше за ширину людської волосини.

На пристроях нанесені крихітні візерунки, які діють як лінзи, допомагаючи вченим контролювати поведінку світла при відбитті від них.

Завдяки цій складній конструкції вчені змогли контролювати передачу імпульсу, створювану лазерним променем, керуючи метаджетами у всіх трьох вимірах.

Шоуфен Лан, доцент і директор лабораторії в Техаському університеті A&M, пояснив у своїй заяві, що ефект схожий на відскок м'ячика для пінг-понгу від поверхні. Коли світло відбивається від об'єкта, воно передає імпульс, штовхаючи об'єкт з невеликою, але вимірюваною силою.

Експеримент проводився в рідкому середовищі, щоб компенсувати гравітацію і краще спостерігати за рухом метаджетів. Хоча пристрої, що використовуються в експерименті, неймовірно малі, команда вважає, що концепцію можна масштабувати для роботи з більшими об'єктами, якщо буде достатньо оптичної потужності.

На відміну від інших методів, які керують об'єктом, формуючи саме світло, цей новий підхід вбудовує керування безпосередньо в матеріал через крихітні візерунки, що дозволяє гнучкіше генерувати силу. При цьому сила залежить від потужності самого світла, а не від розміру об'єкта.

Дослідники вважають, що їхній пристрій одного разу може бути адаптований для використання в місії до Альфи Центавра, яка могла б досягти зоряної системи у відносно короткі терміни — близько 20 років.