Fan olamida yangi qadam: yorugʻlik yordamida kosmik parvozlar sinovdan oʻtkazildi

Pensilvaniya universiteti, Kaliforniya texnologiya instituti hamda Kaliforniya universiteti (Los-Anjeles) muhandislari nazariy fizikadagi lazerni qoʻllagan holda yulduzlararo parvozlar konsepsiyasini amalda sinovdan oʻtkazishdi. Nature Communications nashrida eʼlon qilingan tadqiqot natijalariga koʻra, olimlar yuqori qaytarish qobiliyati va samarali issiqlik chiqarish xususiyatiga ega nanolaminatli yorugʻlik elkaning prototipini yaratishdi. Ushbu yutuq minimal massa, optik samaradorlik va yuqori termal turgʻunlik oʻrtasidagi oʻzaro zid muammolarni muvaffaqiyatli hal etdi. Bu haqda Ixbt.com xabar beradi.

Hozirgi zamonaviy kimyoviy raketalar yordamida Yerga eng yaqin boʻlgan Alpha Centauri yulduzlar tizimiga yetib borish uchun 75 mingdan 165 ming yilgacha vaqt talab etiladi. Biroq Breakthrough Starshot tashabbusi butunlay boshqa yondashuvni taklif qiladi: energiya manbasini Yerda qoldirib, quvvati 100 gigavatt boʻlgan lazerlar majmuasi yordamida ogʻirligi taxminan 1 gramm keladigan mikrozondni harakatga keltirish koʻzda tutilgan. Ushbu fotonlar oqimi apparatni yorugʻlik tezligining beshdan bir qismiga (sekundiga qariyb 60 ming kilometr) atigi 7 daqiqada yetkazib, parvoz vaqtini 20 yilgacha qisqartirishi mumkin.

Qiyin fizik cheklovlarning yechimi

ixbt.com maʼlumotiga koʻra, bungacha gigavattli lazer quvvatiga bardosh bera oladigan material mavjud emas edi. Juda yupqa pelyonka lazer nurlarining kichik qismini yutganda ham darhol erib ketar yoki kuchli bosim ostida yirtilib qolar edi. Ushbu jismoniy cheklovni chetlab oʻtish uchun muhandislar har bir qatlami maʼlum bir vazifani bajaruvchi uch qatlamli tuzilmani ishlab chiqishdi. Elkaning asosi infraqizil nurlarni yaxshi qaytaruvchi molibden disulfididan (MoS2) iborat boʻlib, u ikki qatlamli alyuminiy oksidi (Al2O3) orasiga joylashtirilgan.

Yangi konstruksiya nafaqat ichki qatlamni himoya qiladi, balki oʻta qizib ketishning oldini olib, ortiqcha issiqlikni radiator kabi kosmosga tarqatadi. Bundan tashqari, mexanik mustahkamlikni taʼminlash maqsadida olimlar geksagonal gofrirovka usulini qoʻllashdi. Pilla shaklidagi mikroskopik naqshlar materialning ogʻirligini oshirmasdan uning egilishga boʻlgan mustahkamligini bir necha bor oshirdi va yuzaga kelishi mumkin boʻlgan mikro-yorliqlarning tarqalishiga toʻsqinlik qildi.

Amaliy natijalar va istiqbollar

Laboratoriya sinovlari natijalari koʻrsatishicha, yaratilgan prototiplarning ogʻirligi bir kvadrat metr uchun 1 grammdan ham kam boʻlib, bu oddiy qogʻozdan taxminan 100 marta yengil ekanini bildiradi. Mazkur yorugʻlik elkaning tushayotgan lazer nurlanishining 50 foizdan ortigʻini qaytarib, atigi 4 foizdan kamrogʻini yutadi va yorugʻlikni kinetik energiyaga samarali aylantiradi. Hozirgi kunda bu prototip oʻlchamlari boʻyicha oʻta tezlikdagi maqsadlarga erisha oladigan yagona material hisoblanadi.

Kelgusida mutaxassislar termostabillikni yanada oshirish, ishlab chiqarish hajmini kengaytirish va mexanik barqarorlik masalalarini hal etish ustida ish olib borishni rejalashtirmoqda. Xususan, amorf alyuminiy oksidini kristall safirga aylantirish, sirt mikrostrukturalari orqali issiqlik tarqalishini yaxshilash hamda rulonli nanolitografiya usullarini qoʻllash koʻzda tutilgan. Bu esa kelgusida nafaqat yulduzlararo tadqiqotlarni amalga oshirish, balki Yupiterga atigi 4 kunda yetib boruvchi zondlarni uchirish imkonini beradi.