Нанофотонные світлові вітрила можна буде розігнати до релятивістських швидкостей
Source:
Одного разу, в не настільки віддаленому майбутньому, світлові вітрила будуть мчати крізь космос на швидкості близько 20% від світлової (або 60 000 км/с), підштовхувані не паливом, а тиском випромінювання потужних лазерів на Землі. Рухаючись з цими релятивістськими швидкостями, світлові вітрила на лазерах могли б досягти найближчої сусідньої зірки (до Сонця) Альфи Центавра, або найближчої потенційно населеної планети Проксими Центавра b, всього за 20 років. Обидва об'єкти знаходяться більш ніж в чотирьох світлових роках від нас.
Однак проектування світлових вітрил — складна інженерна завдання, що вимагає майже неможливого: ідеальний світловий парус повинен мати ширину в кілька метрів і бути механічно достатньо міцним, щоб витримувати інтенсивний тиск випромінювання, проте товщина його повинна бути 100 нанометрів і вага — кілька грамів.
Що таке світловий парус і у чому складність його створення
Інші вимоги випливають з механізмів роботи цих світлових вітрил. Відповідно до рівнянь Максвелла, світло володіє імпульсом і може чинити тиск на об'єкти. Але світлові вітрила не просто підштовхуються тиском випромінювання, як звичайний парус — силою вітру. Замість цього тиск народжується тому, що світловий парус відбиває випромінювання. Тому оптимальний парус повинен відбивати більшу частину випромінювання в лазерному промені ближнього інфрачервоного спектру і одночасно з цим випромінювати в середньому інфрачервоному спектрі для ефективного охолодження.
У новому дослідженні, опублікованому в Nano Letters, вчені Огньен Ілик, Кора Вент і Гаррі Этуотер з Каліфорнійського технологічного інституту в Пасадені показали, що нанофотонные структури можуть володіти потенціалом задоволення суворих вимог до матеріалу, з якого будуть робити парус, здатний подорожувати на близькосвітлових швидкостей.
Якщо в попередніх конструкціях використовувалися такі матеріали, як надтонкий алюміній, різні полімери і вуглецеве волокно, нанофотонные структури можуть маніпулювати світлом на субволновых масштабах, а отже одночасно вирішують питання ефективного відштовхування (відображення) і розподілу тепла (випромінювання). В якості прикладу вчені показали подвійний сендвіч з кремнію та діоксиду кремнію, які володіють заданими властивостями. Кремній володіє високим індексом відображення — що виливається в ефективний рух, але погано охолоджується, а діоксид кремнію чудово остигає, але гірше відображає.
В майбутньому цю концепцію можна використовувати для мінімізації обмежень потужності лазера і розміру лазерного масиву.
Готові встати під такою парус? Розкажіть в нашому
Більше:
Американці на Місяці: що повинен знати кожен?
Прийдешній день космонавтики – моє найулюбленіше свято. Він знаменує собою тріумф людського розуму: всього за якісь чотири тисячі років Homo Sapiens пройшли шлях від мисливців-збирачів дослідників космосу. 12 квітня 1961 року радянський космонавт Юрі...
Чому деякі галактики спіральної форми?
Знаєте що мене дивує найбільше? Те, що ми сприймаємо навколишній світ як даність. Тварини, рослини, закони фізики і космос сприймаються багатьма людьми як щось настільки буденне і нудне, що вони вигадують фей, привидів, монстрів і чаклунство. Погодьт...
Астрономам вдалося побачити загибель іншої зоряної системи
В космічному океані дрейфує безліч таємниць, про існування яких ми навіть не здогадуємося. Одна з таких була розкрита п'ять років тому, коли астрономи виявили самотню зірку на відстані 570 світлових років від Землі, яскравість якої блякла нерегулярно...
Новини
США хочуть видобувати корисні копалини в космосі
Кількість корисних ресурсів на нашій планеті, на жаль, обмежена. І рано чи пізно вони закінчаться. Вже зараз деякі з них добувати складніше, ніж, скажімо, 150-200 років тому. Так чому б не звернути свій погляд у космос? Зовсім не...
Космічний телескоп «Кеплер» категорично відмовляється помирати
Не бажає йти по-доброму, космічний телескоп «Кеплер» продовжує збирати наукові дані, не дивлячись на несправний двигун і катастрофічно низький рівень палива. Ми вже цей космічний телескоп за 600 мільйонів доларів, але вчора NASA з...
Магнітне поле Юпітера виявилося складнішим, ніж передбачалося
Відомо, що діаметр Юпітера в 11 разів більше діаметру Землі, а магнітне поле сильніше земного в 20 000 раз. Апарат «Юнона», на орбіти газового гіганта в 2016 році, розкрив його нові особливості. Вчені зі США і Данії створили три...
NASA перевірила працездатність системи зв'язку телескопа «Джеймс Вебб»
З моменту запуску телескопа «Хаббл» минуло 28 років, тому завершення його місії заплановано на 30 червня 2021 року. Агентство NASA вже підготував йому заміну — за кілька місяців до закінчення його роботи відбудеться запуск апарату...
На воді і спирті: у Росії розробили новий двигун для наносупутників
Розробниками прототипу рухової установки, що працює на суміші дистильованої води та етилового спирту, є інженери Самарського національного дослідницького університету. Вибір такого робочого тіла вчені російського вузу пояснюють ти...
Диверсія або помилку? ЗМІ повідомили, звідки в космічному кораблі «Союз» виявилася діра
Нагадаємо, що витік кисню на російському сегменті Міжнародної космічної станції була виявлена космонавтами 30 серпня. Російський екіпаж відзначив зниження тиску. Через деякий час була виявлена причина інциденту. Виявилося, що у вн...
Японія проведе перші випробування концепції космічного ліфта
Команда японських учених з Університету міста сідзуока, а також інших організацій збирається провести перший експеримент, пов'язаний з ідеєю розробки «космічного ліфта» — пристрою, здатного в теорії з'єднати Землю і космічну...
Найбільша пилова буря на Марсі закінчилася. Чи вийде у «Оппортьюніті» на зв'язок?
Майже три місяці на Марсі вирувала одна з найбільших пилових бур, але тепер закінчилася, і у інженерів NASA з'явилася надія, що марсохід «Оппортьюніті» скоро повернеться до життя. Вперше буря була помічена 30 травня, а в останній ...
Смоли, якою заліпили дірку на МКС, виявилося достатньо
Відновлювальні роботи, які астронавти проводили на борту Міжнародної космічної станції протягом останніх двох днів, завершені. Наземний контроль виявив невелике падіння тиску на борту «Союзу», пристикованого до станції, в ніч на 2...
Брудна історія NASA: як астронавтам агентства 57 років доводилося мучитися при поході в туалет
Космонавти, безумовно, є дуже сміливими, розумними і відбулися люди, але вони все-таки люди, а не надлюди. Тому, навіть перебуваючи в космосі, їм, як і будь-якого іншого людині необхідно час від часу ходити «по-маленькому» і «по-в...
Брудна історія NASA: як астронавтам агентства 57 років доводилося мучитися при поході в туалет
Космонавти, безумовно, є дуже сміливими, розумними і відбулися люди, але вони все-таки люди, а не надлюди. Тому, навіть перебуваючи в космосі, їм, як і будь-якого іншого людині необхідно час від часу ходити «по-маленькому» і «по-в...
На борту МКС виявлено пролом. Космонавти намагаються усунути витік
Вчора вночі в побутовому відсіку корабля «Союз МС-09», пристикованого до Міжнародної космічної станції, була виявлена пролом. Тиск повітря падало незначно, тому приводів хвилюватися не було. Найімовірніше витік на борту «Союзу» ст...
Космічний зонд «Нові горизонти» отримав першу фотографію своєї нової мети
Незважаючи на те, що апарат знаходиться на відстані 160 мільйонів кілометрів від своєї мети – карликової планети Ультіма Туле (2014 MU69) діаметром 15-20 кілометрів – міжпланетна автоматична станція «» надала першу фотографію інте...
Вперше за 50 років потенційний астронавт NASA відмовився від навчання
Безпрецедентний випадок вперше з 1968 року стався з аерокосмічним агентством NASA. Один з потенційних астронавтів, відібраний для підготовки до космічних польотів, вперше за 50 років відмовився від навчання і покине клас. Влітку м...
На початку вересня Роскосмос почне шукати нових космонавтів для майбутніх місій
У зв'язку з усе зростаючим інтересом до дослідження космосу провідні аерокосмічні агентства регулярно проводять набір нових космонавтів у свої ряди. І нещодавно стало відомо, що вітчизняна корпорація «Роскосмос» почне поповнювати ...
Видобуток води на Місяці відкриє для нас космос. Не вірите?
Місячні рудокопи особливо тріумфували на цьому тижні, коли вчені заявили, що знайшли докази існування водяного льоду на поверхні Місяця. Там набагато більше льоду, ніж ми думали, і тепер ми точно знаємо, де саме він лежить. Це мож...
До 2024 року США відправлять астронавтів на орбіту Місяця
Виступаючи в четвер в Космічному центрі імені Джонсона в Х'юстоні віце-президент США Майкл Пенс оголосив про те, що американський уряд розраховує відправити до кінця 2024 року астронавтів до планованої місячної орбітальної станції...
NASA створює космічну GPS-навігацію на базі штучного інтелекту
В сучасних реаліях якщо ви загубилися або просто не можете знайти правильний напрямок до потрібного для вас місця в новому для вас місті, ви відкриваєте Яндекс.Карти Google Maps або будь-яке інше доступне картографічне додаток на ...
Новий додаток від NASA дозволить зробити селфи на тлі далекого космосу
Відома програма для редагування фотографій від компанії Adobe дозволяє зробити з вашим знімком все, що завгодно. І в руках професіонала оточення буде неможливо відрізнити від справжнього. Але одна справа насолодитися красою постфа...
Компанія Stratolaunch в доважок до найбільшому літаку створить три ракети і космоплан
Компанія Stratolaunch оголосила про плани по розробці цілої серії космічних ракет, запуск яких буде здійснюватися за допомогою спеціального літака-носія. У розробку закладені три ракети, а також багаторазовий космоплан, який буде ...
Примітка (0)
Ця стаття не має коментарів, будьте першим!