Нове надлегке космічне світлове вітрило домчить до Альфа Центавра за кілька десятиліть

Розробники з Університету Брауна та Делфтського технічного університету у Нідерландах спроектували надтонке космічне світлове вітрило, здатне дістатись найближчої до нас зірки Альфа Центавра лише за кілька десятиліть. 

Нова концепція передбачає створення ультратонкого світловідбиваючого вітрила, яке штовхатимуть лазери подібно до того, як вітер штовхає парусний човен. Подібні світлові вітрила можуть скоротити час космічних польотів до найближчих до нас зоряних систем буквально до кількох десятиліть. Дослідники з Нідерландів запропонували новий спосіб проектування та виготовлення надтонких, високовідбивних мембран для світлових вітрил. 

За словами розробників, їхній протип завширшки і завдовжки складає лише 60 мм, а його товщина — не більше 200 нанометрів. Поверхня вкрита мільярдами нанорозмірних отворів, які дозволяють зменшити його вагу та покращити відбиваючу здібність.

Дослідження натхнене ініціативою Starshot Breakthrough, заснованої підприємцем Юрієм Мілнером та фізиком Стівеном Хокінгом. Його метою є використання наземних лазерів для живлення сотень метрових світлових вітрил, які рухають крихітні космічні апарати розміром з мікрочип.

За словами дослідників, новий дизайн світлового вітрила легко можна збільшити до розмірів близько метра і це відносно недорого. У конструкції власного світлового вітрила розробники з Нідерландів використали одношаровий нітрид кремнію, який легкий і напрочуд міцний.

Науковці працювали над тим, щоб максимально збільшити його відбиваючу здатність та зробити якомога легше. Відбиваюча здатність поверхні визначає, яким буде тиск світла за вітрилом, що безпосередньо впливає на його прискорення. При цьому, чим легший матеріал, тим менше сили йому потрібно для прискорення, отже менша вага забезпечує більшу швидкість.

Оптимізуючи власну конструкцію, науковці з Нідерландів проектували візерунок нанорозмірних отворів, мільярди яких були розміщені по всій поверхні матеріалу з діаметром менше довжини хвилі. Розробники використали новий метод штучного інтелекту, розроблений ними для оптимізації форми та розташування отворів із метою збільшення відбивної здатності та зменшення ваги. Після оптимізації конструкції команда під керівництвом Річарда Норте перейшла до виготовлення прототипу у лабораторії.

За словами дослідників, виготовлення цього дизайну за допомогою традиційних методів було б дорогим і зайняло б близько 15 років.  Однак нові методи дозволили скоротити час на виготовлення буквально до одного дня, значно здешевивши його. 

Результати дослідження опубліковані у журналі Nature Communications

Джерело: SciTechDaily