Ученые работают над проектом сверхбыстрого межзвездного паруса

Предыдущие исследования, которые были связаны с подобными конструкциями, предполагали что для движения паруса нужен в качестве энергии свет Солнца. Однако для очень высоких скоростей, по мнению ученых, необходим целый массив лазеров.

«Идея легкого паруса возникла уже давно, но мы только сейчас выясняем, как сделать так, чтобы эти конструкции выдержали космическое путешествие», – отмечает Игорь Баргатин, инженер-механик из Университета Пенсильвании.

Если частицы воздуха ударяются об обычный парус, сделанный из ткани, то волны излучения могут обмениваться импульсами с объектами, на которые они наталкиваются. Однако фотоны, в отличие от молекул воздуха, не имеют массы покоя. Именно поэтому ускорение, придаваемое каждым фотоном, было бы небольшим. Чтобы объект в космосе мог значительно ускориться, нужно или изготовить очень большой парус, или увеличивать интенсивность светового пучка. По мнению исследователей, это можно сделать, направляя на парус мощные лазеры.

Инженеры предлагают сделать парус из двух слоев, состоящих из соединений дисульфида молибдена и нитрида кремния, которые могут быть изготовлены в виде листов и обладают такими оптическими свойствами, которые позволяют сбалансировать минимальное поглощение и излучение света при его растяжении. Во втором исследовании также рассматривается структура паруса, которая должна выдерживать нагрузку от повышенного давления фотонов, которое будет оказывать лазерный массив. Изгиб паруса сможет улучшить устойчивость, как это происходит при раскрытии парашюта. Сама конструкция может быть изготовлена из нанотонких материалов, которые в тысячу раз тоньше листа бумаги. Такие паруса могут нести с собой зонд размером с микрочип.

Breakthrough Starshot стремится сделать корабль достаточно легким, чтобы он мог развивать скорость около 20% от скорости света. Благодаря этому станет возможным преодолеть расстояние в 4,2 световых года до звезды Проксима Центавра за 20 лет.

В дальнейшем ученые планируют создать экспериментальные модели парусов и протестировать их с помощью мощных лазерных установок. Два исследования о новой разработке появились в журнале Nano Letters.

Фото: Masumi Shibata, Breakthrough Initiatives