Учёные из Технологического университета Делфта (Нидерланды) и Университета Брауна (США) разработали революционный метод создания лазерных световых парусов, способных достигать скорости до 20% от скорости света. Эта технология может сократить сроки производства с нескольких лет до нескольких часов и стать основой для создания парусов, необходимых для межзвёздных миссий.
Лидер исследовательской группы Ричард Норте пояснил: “Это не просто очередной шаг к миниатюризации – это совершенно новое мышление о нанотехнологиях. Мы создаём структуры с соотношением длины к толщине, которых ещё не существовало: они тоньше всего, что мы делали раньше, и при этом – гигантских размеров”.
Ключ к ускорению – лазерный толчок. В отличие от традиционных солнечных парусов, отражающих солнечный свет, световые паруса, разработанные учёными, будут получать энергию от мощных лазеров. Такая установка теоретически может разогнать граммовый аппарат до 20% скорости света за несколько минут – в сотни тысяч раз быстрее нынешних космических зондов.
Разработка напрямую связана с инициативой Breakthrough Starshot, стартовавшей в 2016 году. Тогда учёные оценивали, что создание светового паруса с миллиардами нанодырок займёт до 15 лет. Теперь новый метод позволяет напечатать такие структуры буквально за день.
Прототип, представленный учёными, имеет размер 60 на 60 миллиметров и толщину всего 200 нанометров. Он покрыт миллиардом микроскопических отверстий и по характеристикам уже сопоставим с экспериментальными образцами, созданными в Калтехе, но его можно масштабировать до размеров, превышающих семь футбольных полей, сохраняя при этом наноточные параметры.
Новый процесс включает газовую травку, удаляющую опорный материал и оставляющую только ультратонкий парус. По словам Норте, именно на этапе изготовления существует риск повреждения – после подвеса в пространстве парус становится весьма устойчивым.
Следующий этап – эксперименты по перемещению этих парусов лазерами на сантиметровые расстояния против земного притяжения. Несмотря на кажущуюся скромность, это в 10 миллиардов раз больше, чем удавалось ранее. Кроме того, сама технология может использоваться в других областях – от оптики до фундаментальной физики.
“Теперь, когда мы можем делать эти паруса таких же размеров, как кремниевые пластины в полупроводниковой промышленности, мы хотим узнать, что ещё возможно с помощью современных лазеров, нанофабрикации и дизайна”, – добавил Норте.
На фоне фантастических идей вроде варп-двигателей или квантового импульса, разработка голландских и американских учёных выглядит как реальный шаг к тому, чтобы отправить человека за пределы Солнечной системы – не через века, а уже в обозримом будущем.