Nature Photonics: световые паруса помогут в межзвездных перелетах

Исследователи из Калифорнийского технологического института разработали экспериментальную платформу для изучения ультратонких мембран, которые могут стать основой для световых парусов, движущих космические аппараты с помощью лазерного излучения. Эти эксперименты являются первым шагом от теоретических моделей к практическому созданию технологии, которая однажды поможет достичь Альфа Центавры — ближайшей к нам звездной системы.

Работа опубликована в Nature Photonics.

Идея использования лазерного излучения для разгона миниатюрных зондов до сверхвысоких скоростей впервые получила мировое признание благодаря проекту Breakthrough Starshot, запущенному в 2016 году Стивеном Хокингом и Юрием Мильнером.

"Световой парус сможет двигаться быстрее, чем любой космический корабль, что потенциально откроет путь к межзвездных путешествиям", — объяснил Гарри Атватер, профессор прикладной физики и материаловедения Калифорнийского технологического института.

Чтобы изучить поведение материала будущих световых парусов, ученые создали экспериментальную платформу. Они использовали электронно-лучевую литографию для формирования наномембраны из нитрида кремния толщиной всего 50 нанометров. Эта мембрана представляет собой "микроскопический батут" размером 40×40 микрон, закрепленный на пружинах. Лазерный луч воздействовал на мембрану, вызывая ее колебания, а исследователи измеряли силу излучения, приводящую к движению материала.

Одна из сложностей эксперимента заключалась в том, что помимо давления света лазер вызывал нагрев мембраны, что могло повлиять на результаты. Однако ученые не только компенсировали этот эффект, но и использовали его для более точного измерения силы излучения.

В будущем команда планирует использовать нанотехнологии и метаматериалы, чтобы управлять вращением светового паруса.

"Наша цель — создать технологию, которая сможет минимизировать отклонения паруса от лазерного луча, возвращая его в нужное положение", — сообщил один из авторов исследования Рамон Гао.

По мнению ученых, их работа является важным шагом к созданию полноценного светового паруса, который сможет использовать лазерное излучение для межзвездных путешествий.