Caltech lidera los esfuerzos para desarrollar tecnología de velas de luz, que tiene como objetivo permitir que las naves espaciales viajen más rápido que cualquier misión anterior, abriendo potencialmente nuevas fronteras en la exploración interestelar. Harry Atwater, presidente de la División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Caltech, enfatiza que esta tecnología podría facilitar la exploración directa de regiones cósmicas distantes, que anteriormente solo eran accesibles a través de observación remota.
Atwater y su equipo han creado una plataforma de prueba para analizar membranas ultrafinas que podrían servir como velas de luz. Esta plataforma mide la fuerza ejercida por los láseres sobre estas velas, marcando un paso crucial del diseño teórico a la aplicación práctica en los viajes espaciales. Los investigadores enfrentan desafíos en el desarrollo de una membrana que pueda soportar calor, mantener su forma bajo presión y mantener estabilidad a lo largo del eje de un rayo láser.
El equipo construyó una pequeña vela de luz anclada dentro de una membrana más grande para estudiar las fuerzas propulsivas en un entorno controlado. Utilizando técnicas avanzadas, diseñaron una membrana de nitruro de silicio de solo 50 nanómetros de grosor, que se asemeja a un trampolín microscópico. Al aplicar luz láser de argón, midieron la presión de radiación que experimentaba la mini vela de luz, observando sus movimientos.
El coautor principal Lior Michaeli señala las complejidades introducidas por el anclaje de la vela, que se comporta como un resonador mecánico. Los investigadores convirtieron el desafío de las vibraciones inducidas por el calor en una ventaja, lo que les permitió desarrollar un método para medir con precisión la fuerza de la luz.
Un interferómetro de camino común se integró en su configuración experimental, lo que permitió una detección precisa del movimiento de la vela. Esta innovación garantiza que el ruido ambiental no interfiera con las mediciones, lo que lleva a la capacidad de medir movimientos tan pequeños como picómetros.
La investigación futura tiene como objetivo aprovechar la nanociencia y los metamateriales para controlar el movimiento y la rotación de las velas de luz en el espacio, con la esperanza de crear velas que puedan regresar de forma autónoma a su trayectoria prevista cuando se desplacen.
Esta investigación, detallada en el artículo “Mediciones directas de presión de radiación para membranas de velas de luz”, publicado en Nature Photonics, representa un avance significativo en la búsqueda de viajes interestelares.