Optický pohon môže skrátiť cestu k hviezdam na minimum

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Mikrometrové zariadenia využívajú laser na pohyb bez tradičného paliva.

• Technológia umožňuje plnohodnotné manévrovanie a levitáciu voľne v priestore.

• Cesta k sústave Alfa Centauri by trvala 20 rokov.

Výskumníci z inštitúcie Texas A&M University predstavili inovatívny prístup k pohonu vo vesmíre. Tím pod vedením Shoufenga Lana publikoval v odbornom žurnále Newton štúdiu o zariadeniach s mikrometrovými rozmermi. Tieto takzvané metajety demonštrujú funkčný optický pohon ovládaný výhradne svetlom.

Kľúčom k úspechu sú metapovrchy tvorené ultratenkými materiálmi s nanometrovou štruktúrou kremíkových stĺpikov. Umožňujú vedcom presne kontrolovať správanie dopadajúceho svetla a presmerovať jeho hybnosť. Funguje to podobne ako odrážanie loptičiek od steny, pričom odraz vytvára merateľnú silu posúvajúcu objekt.

Zariadenia boli vyrobené v laboratóriách AggieFab Nanofabrication Facility s požiadavkou na vysokú presnosť. Každý štrukturálny prvok musel mať presne definovaný tvar, orientáciu a umiestnenie. Doterajšie optické systémy nedokázali zabezpečiť plnohodnotný pohyb vo všetkých smeroch.

Metajety však zvládajú kompletné priestorové manévrovanie vrátane propulzie v rovine a levitácie. Ide o úvodnú demonštráciu takéhoto priestorového ovládania poháňaného výlučne laserovými lúčmi. Využitie tejto metódy môže priniesť zmenu v prieskume vesmíru a medzihviezdnych letoch.

Tradičné raketové technológie by na dosiahnutie najbližšej hviezdnej sústavy Alfa Centauri potrebovali viac ako 100 000 rokov letu. Optický pohon by túto vzdialenosť mohol prekonať za približne 20 rokov. Na rozdiel od konvenčných prístupov s tvarovaním lúča nová technológia integruje ovládanie do materiálu.

Zvyšuje to flexibilitu pri generovaní sily a uľahčuje postupné zväčšovanie mierky. Zariadenia otestovali v tekutom prostredí, ktoré pomohlo eliminovať vplyv gravitácie a umožnilo presnejšie pozorovanie pohybu. Vytvorená metafotonická sila narastá úmerne so zvyšujúcim sa výkonom dopadajúceho svetla. Experimenty potvrdili, že tento jav nie je obmedzený len na mikroskopické rozmery metajetov.

V blízkej budúcnosti by sa tento princíp mohol uplatniť pri manipulácii so širokým spektrom zariadení. Škála možného využitia siaha od mikroskopických medicínskych zariadení v tele až po medzihviezdne plachetnice. Tento proces prebieha bez potreby mechanického kontaktu alebo nesenia zásob chemického paliva.  

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Optický pohon odstraňuje závislosť od chemického paliva a otvára cestu k rýchlemu medzihviezdnemu cestovaniu.

Zdroj: news.engineering.tamu.edu foto: ChatGPT