Пробив от Делфт: платна с наноотвори достигат 20 процента от скоростта на светлината

Нов метод за печатане може да промени подхода към междузвездните пътувания.

Учени от Технологичния университет в Делфт (Нидерландия) и Университета Браун (САЩ) разработиха революционен метод за създаване на лазерни светлинни платна, способни да развиват скорост до 20% от скоростта на светлината. Тази технология може да намали времето за производство от няколко години на няколко часа и може да се превърне в основа за създаване на платна, необходими за междузвездните мисии.

Ръководителят на изследователския екип Ричард Норте обяснява:

„Това не е просто още една стъпка към миниатюризацията – това е изцяло нов начин на мислене за нанотехнологиите. Създаваме структури със съотношение дължина/дебелина, каквото не е съществувало досега: те са по-тънки от всичко, което сме правили досега, и въпреки това са гигантски.“

Ключът към ускорението е лазерният тласък. За разлика от традиционните слънчеви платна, които отразяват слънчевата светлина, разработените от учените светлинни платна се задвижват от мощни лазери. Подобна инсталация теоретично би могла да ускори космическо платно с тегло няколко грама до 20% от скоростта на светлината за минути – стотици хиляди пъти по-бързо от сегашните космически сонди.

Разработката е пряко свързана с инициативата Breakthrough Starshot, стартирала през 2016 г. Тогава учените изчислиха, че създаването на светлинно платно с милиарди наноотвори ще отнеме до 15 години. Сега новият метод позволява отпечатването на такива структури буквално за един ден.

Прототипът, представен от учените, е с размери 60 на 60 милиметра и дебелина само 200 нанометра. Той е покрит с един милиард микроскопични дупки и вече е сравним по характеристики с експерименталните образци, създадени в Калтех. Но той може да бъде увеличен до размери, по-големи от седем футболни игрища, като се запазят параметрите с нанопрецизност.

Новият процес включва газово изравняване, при което се отстранява носещият материал и остава само ултратънкото платно. Според Норте именно по време на фазата на производство съществува риск от повреда – веднъж окачено в пространството, платното става много стабилно.

Следващият етап е да се експериментира с преместването на тези платна с помощта на лазери на сантиметрови разстояния в противовес на земната гравитация. Макар и на пръв поглед скромно, това е 10 милиарда пъти повече, отколкото е било постигнато досега. Освен това самата технология може да се използва в други области – от оптиката до фундаменталната физика.

„Сега, когато можем да направим тези платна толкова големи, колкото са силициевите пластини в полупроводниковата индустрия, искаме да разберем какво още е възможно с днешните лазери, нано-производство и дизайн“, добавя Норте.

На фона на научнофантастични идеи като варп двигатели и квантов импулс, разработката на холандските и американските учени изглежда като реална стъпка към изпращането на хора отвъд Слънчевата система – не след векове, а вече в обозримото бъдеще.