Калифорнийский технологический институт (Caltech) разрабатывает технологию Lightsail, которая позволит космическим аппаратам перемещаться быстрее, чем в любые предыдущие миссии, потенциально открывая новые рубежи в исследовании межзвездного пространства. Harry Atwater, руководитель отдела инженерии и прикладных наук Калифорнийского технологического института, подчеркивает, что эта технология может облегчить прямое исследование космическими аппаратами отдаленных областей космоса, ранее доступных только посредством дистанционного наблюдения.
Harry Atwater и его команда создали испытательную платформу для анализа ультратонких мембран, которые могут служить в качестве световых парусов. Эта платформа измеряет силу, оказываемую лазерами на эти паруса, что знаменует собой важный шаг от теоретических разработок к практическому применению в космических путешествиях. Исследователи сталкиваются с трудностями при разработке мембраны, способной выдерживать нагрев, сохранять свою форму под давлением и сохранять стабильность вдоль оси лазерного луча.
Команда ученых создала миниатюрный световой парус, прикрепленный к мембране большего размера, для изучения движущих сил в контролируемой среде. Используя передовые технологии, они создали мембрану из нитрида кремния толщиной всего 50 нанометров, напоминающую микроскопический батут. Используя излучение аргонового лазера, они измерили давление излучения, испытываемое мини-световым парусом, наблюдая за его перемещениями.
Соавтор исследования Lior Michaeli отмечает сложности, связанные с "привязыванием" паруса, который работает как механический резонатор. Исследователи превратили проблему тепловых колебаний в преимущество, позволившее им разработать метод точного измерения силы света.
В их экспериментальную установку был встроен интерферометр с общей траекторией, позволяющий точно определять движение паруса. Это нововведение гарантирует, что шум окружающей среды не будет мешать измерениям, что позволяет измерять перемещения с точностью до пикометра.
Будущие исследования направлены на использование нанонауки и метаматериалов для управления движением и вращением световых парусов в космосе, а также на создание парусов, которые могут автономно возвращаться на заданную траекторию при смещении.
Это исследование, подробно описанное в статье “Прямые измерения радиационного давления для мембран световых парусов”, опубликованной в журнале Nature Photonics, представляет собой значительный прогресс в поисках возможностей для межзвездных путешествий.