Солнечный парус позволит человечеству добраться до дальних планет

11.09.2018 11:57  59   Наталья Наумова  Статья

Экспедиции в дальний космос ставят перед разработчиками космических аппаратов задачу построения новых двигателей, которые бы потребляли минимум топлива, обеспечивая необходимую тягу.

Нанофотонные солнечные паруса

Решением может оказаться солнечный парус, который обеспечивает тягу за счет лазерного луча с Земли (из уравнения Максвелла следует, что свет имеет свойство производить давление). Принцип действия отличается от работы парусов, использующих ветер: перемещение обеспечивается за счет отражения большей части излучения лазерного луча ближнего инфракрасного диапазона, пропуская средний спектр. То есть для устройства не потребуются баки с горючим, что значительно упрощает полет.

При помощи чего будет выполняться путешествие в космос?

Для отражения и пропускания лучей устройство обязано удовлетворять следующим критериям:

  • ширина – 2-4 метра;
  • вес – несколько грамм;
  • толщина – не должна превышать 100 нанометров;
  • высокая прочность – ее должно хватать, чтобы выдерживать давление.

Этим требованиям может удовлетворить не каждый материал. Раньше устройство предлагали изготавливать из сверхтонкого алюминия, полимеров или углеродных волокон, однако их эффективность оставляла желать лучшего.

Солнечный парус

Нанофотонные структуры – лучший вариант

Чтобы повысить производительность, американские специалисты из Технологического института Пасадены предложили использовать нанофотонные структуры. Их особенность в том, что они способны управлять светом в меньших масштабах, чем длина волны излучения. Демонстрацией может служить материал из кремния и кварца, который благодаря преимуществам двух компонентов демонстрирует неплохие характеристики. Благодаря новинке летательный аппарат сможет развивать 20% скорости света, что позволит всего за 20 лет достигнуть потенциально обитаемых планет. Актуальность разработок подтверждается не только расчетами, но и тем фактом, что работу в этом направлении ведут специалисты NASA и сотрудники Рочестерского технологического института, которые предлагают использовать композит, обладающий свойствами дифракционной пленки.