يمكن أن تسافر مركبة فضائية صغيرة عبر الفضاء بين النجوم مع هذا الأضواء “الترامبولين”

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

اتخذ العلماء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا خطوة كبيرة نحو تطوير ذبابات الأضواء التي يمكن أن تحمل ذات يوم من المركبات الفضائية الصغيرة إلى أنظمة النجوم البعيدة.

توضح النتائج الجديدة طريقة لقياس قوة ضوء الليزر على ما يعرف باسم “أغشية Ultrathin”. هذا هو الأبحاث التي يمكن أن تساعد في تعزيز رؤية مبادرة Starshot المتصلة للسفر الفضائي الذي يحركه الليزر.

تم إطلاقه في عام 2016 في وقت متأخر ستيفن هوكينج والمستثمر التقني Yuri Milner ، يهدف Starshot إلى إرسال تحقيقات مصغرة إلى ألفا سنتوري، أقرب نظام نجمة على الأرض. تعتمد الخطة على أشعة الليزر عالية الطاقة على أرض دفع تحقيقات حساسة يحركها الشراع في الكون مثل الريح بالنسبة للقوارب الشراعية هنا على هذا الكوكب ، مما يسمح للحرفة بتحقيق سرعات قياسية دون الحاجة إلى دافع كيميائي.

Lightails هي شكل أكثر عامة من الشراع الشمسي، حيث يستخدمون ضغط الإشعاع من مصدر الضوء لتوليد الدفع. ضغط الإشعاع هو نقل الزخم من الإشعاع الذي يضرب سطحًا مثل الرياح إلى أشرعة قماش هنا على الأرض. لا يوجد لدى الفوتونات كتلة ، لكنهم ما زالوا ينقلون بعض زخمهم عندما يضربون كائنًا ، ويدفعونه قليلاً. فوتون واحد لا يحدث فرقًا كبيرًا ، لكن تريليونات وتريليونات من الفوتونات تصل إلى سطحها ، خاصة في فراغ فضاء.

وبالتالي ، فإن الإشعاع في شكل أشعة الشمس يكفي لدفع المركبات الفضائية بين الكواك المريخ أو الكواكب الأخرى.

لكن نسخة عالية الطاقة من هذه الظاهرة يمكن أن تستخدم شعاع الليزر الأرضي أو الفضائي لدفع مصابيح الأضواء على مركبة فضائية بطريقة أكثر توجيهات. مع توفير الشعاع مصدر الضغط المستمر على الشراع ، يضيف التأثير التراكمي لضغط الإشعاع هذا إلى سرعات أسرع بكثير وأكثر موثوقية مما يمكنك الحصول عليه من الصواريخ المعقدة باستخدام الدفع الكيميائي.

وقال هاري أتواتر من كالتيس ، رئيس قيادة أوتيس بوث في قسم الهندسة والعلوم التطبيقية ، “سوف يسافر الأضواء بشكل أسرع من أي مركبة فضائية سابقة ، مع إمكانية فتح مسافات بين النجوم في نهاية المطاف لتوجيه استكشاف المركبات الفضائية”. بيان Caltech.

قياس قوة الضوء على الشراع

طور فريق Atwater منصة اختبار لقياس كيفية ممارسة الليزر على “الترامبولين” المجهري من نيتريد السيليكون ، وسماكة 50 نانومترًا فقط. يربط الشراع المصغر ، وهو ورقة مربعة 40 ميكرون على كل جانب ، في الزوايا بواسطة نوابض نيتريد السيليكون وتهتز عندما يصطدم بالليزر. من خلال اكتشاف تلك الحركات الصغيرة ، يمكن للباحثين حساب قوة شعاع الليزر وقوتها.

وقال أتووتر: “هناك العديد من التحديات التي ينطوي عليها تطوير غشاء يمكن استخدامه في نهاية المطاف كأضواء. إنه يحتاج إلى تحمل الحرارة ، والاحتفاظ بأشكاله تحت الضغط ، وركوب الثابت على طول محور شعاع الليزر”. “ولكن قبل أن نتمكن من البدء في بناء مثل هذا الشراع ، نحتاج إلى فهم كيفية استجابة المواد لضغط الإشعاع من الليزر. أردنا أن نعرف ما إذا كان بإمكاننا تحديد القوة التي تمارس على غشاء فقط عن طريق قياس تحركاتها. يستطيع.”

قام مؤلفو الدراسة الرئيسيين ، الباحث اللاحق لما بعد الدكتوراه ، ليور ميكايلي وطالب الدراسات العليا ، رامون جاو ، ببناء إعداد متخصص يسمى مقياس التداخل المشترك. يتيح ذلك القياس الدقيق لحركة الغشاء عن طريق إلغاء ضوضاء الخلفية مثل الاهتزازات الصغيرة في المختبر من المعدات أو حتى الأشخاص الذين يتحدثون.

وقالت ميكايلي: “لم نتجنب فقط تأثيرات التدفئة غير المرغوب فيها ، ولكننا استخدمنا أيضًا ما تعلمناه عن سلوك الجهاز لإنشاء طريقة جديدة لقياس قوة الضوء”. وأضاف Gao أن المنصة يمكن أن تقاس الحركة والدورات من جانب إلى جانب ، مما يمهد الطريق لتصميمات الأضواء المستقبلية التي يمكن أن تصحح ذاتيًا إذا كانت تبتعد عن شعاع الليزر.

القصص ذات الصلة:

– Lightail 2 يحتفل بعيد ميلاد الفضاء الثالث مع اقتراب نهاية المهمة

– شراع شمسي في الفضاء: شاهد المناظر الرائعة من Lightsail 2

– Lightail 2 Beams 1st Photos Home من Orbit!

في النهاية ، يأمل الفريق في دمج المواد النانوية المتقدمة والمواد المتقدمة لتحقيق الاستقرار في الأضواء أثناء رحلتهم. وقال جاو: “هذا حجر مهم نحو مراقبة القوى البصرية والعزم المصمم للسماح لركوب الأضواء المتسارع بحرية في ركوب شعاع الليزر”.

هناك العديد من مشاريع الشراع الخفيفة في الأعمال ، و نشرت ناسا الشراع الشمسي العام الماضي، رغم ذلك لقد واجهت بعض المشكلات الميكانيكية، تسليط الضوء على أهمية بحث فريق Caltech في تحسين تصميم هذه الأشرعة.

تم نشر النتائج في 30 يناير في المجلة الطبيعة الضوئيةو