Светлинни платна могат да позволят междузвездни пътувания с невиждани досега скорости
Междузвездното пътешестване от дълго време е фантазия, само че достигането до звездите е извънредно мъчно.
Нов план доближава галактическата общественост към реализирането на тази фантазия. Инициативата Breakthrough Starshot има за цел да изпрати дребни галактически кораби до Алфа Кентавър, най-близката ни звездна система.
Интересното е, че галактическите кораби ще употребяват новаторски способ за задвижване: светлинни платна. Тези типове отразяващи платна употребяват налягането от лазери или звездна светлина за задвижване на галактически кораби.
Тези свръхтънки платна биха могли да достигнат скорости, каквито до момента не сме си представяли, но построяването и тестването на тези платна е комплицирано начинание.
„ Корабът със светлинни платна ще се движи по-бързо от всички предходни галактически апарати, което може да открие междузвездни дистанции за непосредствено проучване с галактически апарати, които в този момент са налични единствено посредством отдалечено наблюдаване “, изяснява Хари Атуотър от Калифорнийския софтуерен иститут.
Изследователи от института, ръководени от Атуотър, са основали система за проучване на извънредно тънки материали, които ще се употребяват за създаване на светлинни платна.
Тяхното дребно светлинно платно, изработено от силициев нитрид с дебелина единствено 50 нанометра, е предопределена за премерване на силата, упражнявана от лазери. Това включва премерване на необикновено фините придвижвания на платното, когато то е ударено от лазерен лъч. Тези опити са значима първа стъпка към прекосяването на създаването на светлинни платна от доктрина и дизайн към практически изпитвания и разбор на материалите.
„ Има многочислени провокации, свързани с създаването на мембрана, която в последна сметка би могла да се употребява като светлинно платно. Тя би трябвало да устоя на топлота, да резервира формата си под налягане и да се движи устойчиво по оста на лазерен лъч “, споделя Атуотър.
„ Но преди да можем да стартираме построяването на такова платно, би трябвало да разберем по какъв начин материалите реагират на радиационното налягане от лазерите. Искахме да разберем дали можем да определим силата, която се упражнява върху мембраната, единствено посредством премерване на нейните придвижвания. Оказа се, че можем “, прибавя Атуотър.
За да стартира проучването си, екипът построява дребен, завързан светлинен транспортен съд в границите на по-голяма мембрана. След това го облъчват с забележим аргонов лазер, с цел да измерят радиационното налягане, като следят придвижването на батута нагоре-надолу.
Връзването на светлинното платно прави динамичността му комплицирана. Платното вибрира като батут при попадане на светлина. Тези трептения се задвижват най-вече от топлината на лазера, което затруднява изолирането на резултата от радиационното налягане.
Ключово изобретение е потреблението на интерферометър с обща пътека. Този комплициран инструмент разрешава на учените да мерят дребните придвижвания на платното - до пикометри - като в същото време свеждат до най-малко шума от околната среда.
Те интегрират високочувствителен интерферометър в своя микроскоп, като слагат устройството във вакуумна камера. Това им позволи да измерят необикновено дребните придвижвания на дребното платно, както и твърдостта на платното при натискане с лазер.
Екипът също по този начин тества реакцията на платното към лазери под разнообразни ъгли, симулирайки изискванията, с които би се сблъскало същинското светлинно платно в космоса. Така се имитира сюжет, при който платното не е идеално подравнено с лазерния източник, написа hicomm.bg.
Учените виждат, че силата, упражнявана върху платното, е по-малка от плануванаъа, когато лазерът е ориентиран под ъгъл. Изследователите считат, че това се дължи на обстоятелството, че част от наклонения под ъгъл лъч се удря в ръба на платното, разсейвайки част от светлината и намалявайки силата за придвижване напред. Екипът възнамерява да употребява нанонауки и метаматериали, с цел да управлява придвижването и въртенето на дребно светлинно платно.
