Нанофотонные Licht-Segel wird es möglich sein zu übertakten bis zu relativistischen Geschwindigkeiten
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Eines Tages, in nicht allzu ferner Zukunft, Licht-Segel-Rennen werden durch den Weltraum bei Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 20% von Licht (oder 60 000 km/s), подталкиваемые nicht im Brennstoff und dem Druck der Strahlung leistungsstarker Laser auf der Erde. Sich mit diesen relativistische Geschwindigkeiten, Licht-Segel auf den Lasern konnten erreichen der nächsten benachbarten Sterne (die Sonne) Alpha Centauri, oder der nächsten potenziell bewohnbaren Planeten Проксимы Centauri b in nur 20 Jahren. Beide Objekte befinden sich mehr als vier Lichtjahre von uns.
Aber Licht-Design Segel — die komplexe Engineering-Aufgabe, die fast unmöglich: das perfekte Licht-Segel muss eine Breite von mehreren Metern und werden mechanisch robust genug, um zu widerstehen die Intensive Strahlung Druck, aber seine Stärke sollte nur 100 Nanometern und einem Gewicht von ein paar Gramm.
Was ist ein Licht-Segel und die Komplexität seiner Entstehung
Andere Anforderungen ergeben sich aus der Arbeit dieser Mechanismen der Licht-Segel. Entsprechend den Maxwell-Gleichungen, Licht hat einen Impuls und kann Druck auf Objekte. Aber Licht-Segel nicht einfach schob den Druck der Strahlung, wie ein normales Segel — Kraft des Windes. Stattdessen der Druck entsteht dadurch, dass die Segel reflektiert die Strahlung. Daher sind die beste Segel reflektiert die meiste Strahlung im Laserstrahl im nahen Infrarot-Spektrum und gleichzeitig mit diesem Strahlen im mittleren Infrarotbereich für eine effiziente Kühlung.
In der neuen Forschung veröffentlicht in Nano Letters, Wissenschaftler Огньен Oder in den, die Rinde VENT und Harry Этуотер der California Institute of Technology in Pasadena haben gezeigt, dass нанофотонные Strukturen besitzen das Potential, die hohen Anforderungen an das Material, aus dem die Segel zu tun, die fähig ist, zu Reisen auf nahezu Geschwindigkeiten.
Wenn in früheren Entwürfen verwendet wurden Materialien wie Ultra-Slim-Aluminium, verschiedene Polymere und Kohlefaser, нанофотонные Strukturen können zu manipulieren Licht auf субволновых Maßstab, und damit gleichzeitig lösen Probleme auf eine effektive Abstoßung (Reflexion) und der Verteilung der Wärme (Strahlung). Als Beispiel haben die Wissenschaftler gezeigt двуслойный Sandwich aus Silizium und Siliziumdioxid, die den gewünschten Eigenschaften besitzen. Silizium hat einen hohen index der Reflexion — was übersetzt in eine effektive Bewegung, aber schlecht kühlt und Siliciumdioxid gut kühlt, aber schlechter reflektiert.
In der Zukunft dieses Konzept kann für die Minimierung der Einschränkungen der Leistung des Lasers und der Größe des Laser-Arrays.
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