Първите в света „метаджетове“ със светлинно задвижване биха могли да направят 20-годишна мисия до Алфа Кентавър възможна

Дори и с най-модерните технологии за ракетно задвижване, с които разполагаме днес, биха били необходими милиарди долари и стотици хиляди години, за да достигнем Алфа Кентавър – най-близката до нас звездна система.

Решението на този проблем може да дойде под формата на светлинно задвижване.

Международният изследователски проект Breakthrough Starshot обяви през 2016 година, че ще построи сонда със светлинно платно, способна да достигне Алфа Кентавър още през нашия живот. Задвижвана от милиони лазери, тя би могла да лети с близка до скоростта на светлината скорост, достигайки Алфа Кентавър за 20 години.

Въпреки че тази инициатива се сблъска с проблеми с финансирането – въпреки първоначалната подкрепа от 100 милиона долара от Марк Цукерберг и други, идеята за светлинно задвижване не изчезва.

Сега екип от учени от Тексаския университет A&M демонстрира нов подход към светлинното задвижване. Тяхната система може да повдига и направлява обекти в различни посоки без физически контакт. Изследователите смятат, че тя е по-мащабируема от други методи и един ден би могла да направи мисия, подобна на предложената от Breakthrough Starshot възможна.

Експериментите с „метаджетове“ демонстрират пълна 3D маневреност

Екипът представи работата си в нова статия, озаглавена „Optical propulsion and levitation of metajets“. В нея те обясняват как устройства с размер от порядъка на микрони, наречени „метаджетове“ могат да генерират контролирано движение с помощта на лазерни лъчи.

Метаджетовете на екипа са съставени от метаповърхности. Това са ултратънки материали, върху които са изрязани миниатюрни шарки. Подобно на лещите, тези форми позволяват на учените да контролират поведението на светлината, която се отразява от устройствата.

Чрез внимателно проектиране на тези структури учените успяха да контролират прехвърлянето на импулс от светлината към даден обект. Това позволи на обекта да се придвижи, демонстрирайки нова форма на светлинно задвижване.

В изявление за пресата д-р Шуфенг Лан, асистент-професор и директор на Лабораторията за напреднали нанофотоника сравни ефекта с отскачането на топче за пинг-понг от маса. Лан, който ръководеше екипа, каза, че светлината действа като топка, прехвърляйки малка, но измерима сила върху обекта.

Впечатляващо е, че метаджетовете демонстрират пълна триизмерна маневреност. Това е способност, която никога преди не е била постигана в оптичните задвижващи системи. Екипът тества устройствата, провеждайки експерименти във флуидна среда, която помогна да се компенсират ефектите на гравитацията.

Превръщане на космическите кораби, задвижвани от светлина в реалност

Метаджетовете се различават от другите системи по един ключов аспект. Докато другите методи контролират обектите чрез оформяне на светлината, този подход вгражда контрола директно в самия материал.

Струва си да се отбележи, че устройствата на екипа са с размери от едва няколко десетки микрона, което означава, че са по-малки от дебелината на човешки косъм.

Въпреки това, тъй като силата, генерирана от метаджетовете зависи по-скоро от мощността на светлината, отколкото от размера на устройството, изследователите смятат, че техният метод би могъл да се приложи и към по-големи, немикроскопични системи.

Разбира се, всичко това ще зависи до голяма степен от осигуряването на достатъчна оптична мощност, както и от необходимото финансиране. В случая с Breakthrough Starshot усилията за разработване на технологиите, необходими за светлинно задвижване изглежда бяха преустановени поради липса на финансиране.

Екипът на Texas A&M в момента търси външно финансиране, за да тества своя метод в космоса. Ако всичко върви по план, те биха могли да предоставят мащабируема алтернатива на конвенционалните методи за светлинно задвижване.

Предстои дълго пътуване, но тяхната работа може един ден да позволи още по-дълго пътуване – епично пътешествие на 4,37 светлинни години до Алфа Кентавър.