Новый шаг в науке: космические полеты с помощью света прошли испытания

Инженеры Пенсильванского университета, Калифорнийского технологического института и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе на практике испытали концепцию межзвездных полетов с использованием лазера из теоретической физики. Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Натуре Коммуникатионс, ученые создали прототип наноламинатного светового паруса с высокой отражательной способностью и эффективными свойствами теплоотвода. Это достижение успешно решило взаимоисключающие проблемы минимальной массы, оптической эффективности и высокой термостабильности. Об этом сообщает Иксбт.ком сообщает

С помощью современных химических ракет для достижения ближайшей к Земле звездной системы Алфа Кентаури потребуется от 75 тыс. до 165 тыс. лет. Однако инициатива Бреактругх Старшот предлагает совершенно иной подход: оставить источник энергии на Земле и с помощью комплекса лазеров мощностью 100 гигаватт привести в движение микрозонд весом около 1 грамма. Этот поток фотонов может развить аппарат до одной пятой скорости света (около 60 тыс. километров в секунду) всего за 7 минут, сократив время полета до 20 лет.

Решение сложных физических ограничений

по информации иксбт.ком, до этого не существовало материала, способного выдержать мощность гигаваттного лазера. Тончайшая пленка при поглощении даже небольшой части лазерного излучения мгновенно плавилась бы или рвалась под воздействием мощного давления. Чтобы обойти это физическое ограничение, инженеры разработали трехслойную структуру, где каждый слой выполняет определенную задачу. Основой паруса является дисульфид молибдена (МоС2), хорошо отражающий инфракрасные лучи, который размещен между двумя слоями оксида алюминия (Ал2О3).

Новая конструкция не только защищает внутренний слой, но и предотвращает перегрев, рассеивая избыточное тепло в космос подобно радиатору. Кроме того, для обеспечения механической прочности ученые применили метод гексагонального гофрирования. Микроскопические узоры в форме кокона многократно увеличили прочность материала на изгиб без увеличения его веса и предотвратили распространение возможных микротрещин.

Практические результаты и перспективы

Результаты лабораторных испытаний показывают, что вес созданных прототипов составляет менее 1 грамма на квадратный метр, что примерно в 100 раз легче обычной бумаги. Данный световой парус отражает более 50% падающего лазерного излучения и поглощает менее 4%, эффективно преобразуя свет в кинетическую энергию. В настоящее время этот прототип является единственным материалом по своим размерам, способным достигать целей на сверхвысоких скоростях.

В будущем специалисты планируют работать над дальнейшим повышением термостабильности, расширением масштабов производства и решением вопросов механической стабильности. В частности, предусмотрено преобразование аморфного оксида алюминия в кристаллический сафир, улучшение рассеивания тепла через поверхностные микроструктуры, а также применение методов рулонной нанолитографии. Это в будущем позволит не только осуществлять межзвездные исследования, но и запускать зонды к Юпитеру всего за 4 дня.