Científicos del Instituto Tecnológico de California (Caltech) han logrado avances significativos en el desarrollo de velas solares, una tecnología que algún día podría permitir que pequeñas naves espaciales viajen a sistemas estelares distantes. El avance implica un nuevo método para medir la fuerza de la luz láser en membranas ultrafinas, lo cual es crucial para el éxito de la iniciativa Breakthrough Starshot.
Lanzada en 2016 por el fallecido Stephen Hawking y el inversor tecnológico Yuri Milner, Breakthrough Starshot tiene como objetivo enviar sondas en miniatura a Alpha Centauri, el sistema estelar más cercano a la Tierra. El plan se basa en poderosos láseres en la Tierra que impulsan delicadas sondas impulsadas por velas a través del espacio, alcanzando velocidades sin precedentes sin necesidad de propulsores químicos.
Harry Atwater de Caltech, titular de la cátedra Otis Booth de Liderazgo en Ingeniería y Ciencias Aplicadas, explica que la vela solar viajará más rápido que cualquier nave espacial anterior, abriendo potencialmente las distancias interestelares a la exploración espacial directa. Su equipo desarrolló una plataforma de prueba para medir la fuerza de los láseres en una membrana microscópica de nitruro de silicio, con un grosor de solo 50 nanómetros. Esta vela en miniatura, una lámina cuadrada de 40 micrones de lado, vibra cuando es golpeada por un láser, lo que permite a los investigadores calcular la fuerza y la potencia del haz láser mediante la detección de estos pequeños movimientos.
Los autores principales del estudio, el investigador postdoctoral Lior Michaeli y el estudiante graduado Ramon Gao, construyeron una configuración especializada llamada interferómetro de trayectoria común. Esta configuración permite una medición precisa del movimiento de la membrana al cancelar el ruido de fondo, lo que permite cálculos de fuerza precisos. La plataforma también puede medir el movimiento lateral y las rotaciones, allanando el camino para futuros diseños de velas solares capaces de autocorrección.
El equipo tiene como objetivo integrar nanomateriales y metamateriales avanzados para estabilizar las velas solares durante su viaje. Esta investigación representa un paso importante hacia la observación de fuerzas y pares ópticos diseñados para permitir que una vela solar en aceleración libre siga el haz láser, allanando el camino para la exploración interestelar.