Учёные из Калифорнийского технологического института представили экспериментальную платформу, которая позволит исследовать ультратонкие мембраны, потенциально пригодные для создания световых парусов. Эти паруса, способные двигать космические аппараты при помощи лазерного излучения, могут стать важным шагом на пути к межзвездным перелётам. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature Photonics.

История проекта и перспективы

Концепция использования лазеров для разгона малых космических аппаратов до очень высоких скоростей приобрела популярность с запуском проекта Breakthrough Starshot в 2016 году, который был инициирован Стивеном Хокингом и Юрием Мильнером.

«Световой парус способен развивать скорость, превышающую любую из существующих в настоящее время у космических судов, что открывает возможность для осуществления межзвездных путешествий», — отметил Гарри Атватер, профессор прикладной физики и материаловедения Калифорнийского технологического института.

Экспериментальная установка и методика

Для исследования свойств материалов будущих световых парусов команда учёных разработала экспериментальную установку. В ходе экспериментов использовалась электронно-лучевая литография для создания наномембраны из нитрида кремния толщиной всего 50 нанометров. Мембрана, размером 40 на 40 микрон, имела форму "микроскопического батута", который был закреплён на пружинах. Лазерный луч воздействовал на мембрану, вызывая её колебания, а учёные измеряли силу, с которой излучение воздействовало на материал.

Трудности и решения

Одной из основных трудностей эксперимента было то, что лазер, помимо воздействия светового давления, также нагревал мембрану, что могло изменить результаты. Тем не менее, учёные смогли не только компенсировать это влияние, но и использовать его для более точного измерения силы излучения.

Будущие шаги: Нанотехнологии и метаматериалы

В будущем исследователи планируют применить нанотехнологии и метаматериалы, чтобы более точно управлять вращением светового паруса.

«Наша цель — разработать технологию, которая будет минимизировать отклонения паруса от лазерного луча и возвращать его в нужное положение», — заявил Рамон Гао, один из авторов работы.

Перспективы межзвездных путешествий

Учёные уверены, что их исследования являются важным шагом к созданию функционального светового паруса, который однажды поможет достичь Альфа Центавры и других звёздных систем, открывая новые горизонты для межзвёздных путешествий.