Науковий прорив дасть змогу долетіти до Альфа Центавра: що сконструювали вчені

Про це пише SciTechDaily.

З моменту свого запуску в 1977 році космічний зонд "Вояджер-1" пролетів 24,9 млрд км від Землі. Незважаючи на вражаючу цифру, така відстань становить лише 1% шляху до Альфа Центавра — найближчої до Сонця зірки. Для того, щоб досягти найближчих зірок, людству доведеться побудувати корабель, який зможе рухатися швидше, ніж усе, що було побудовано досі.

У Фокус.Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Багатообіцяючим рішенням цієї проблеми є "світлове вітрило" — тонка відбивна пластина, яка використовує тиск світла для руху, подібно до того, як вітер штовхає вітрильний човен. Порівняно зі звичайними руховими установками світлові вітрила можуть значно скоротити час подорожі до прилеглих зірок, потенційно скоротивши його з тисяч років до кількох десятиліть.

Нещодавно вчені з Університету Брауна і Делфтського технічного університету (TU Delft) створили новий метод проєктування і створення надтонких, високовідбивних мембран світлових вітрил. Прототип має 60 міліметрів у поперечнику, але всього 200 нанометрів завтовшки — у тисячі разів тонше за людську волосину. Поверхня апарату вкрита мільярдами крихітних отворів у наномасштабі, що знижує вагу і підвищує відбивну здатність, роблячи його більш ефективним для прискорення за допомогою світла.

"Експериментальний прорив команди доводить, що їхній процес виготовлення масштабується до розмірів, необхідних для міжзоряних подорожей, і може бути виконаний економічно ефективним способом", — каже керівник дослідження зі Школи інженерії Брауна Мігель Бесса.

Прорив може стати значним кроком до здійснення таких проєктів, як Starshot Breakthrough. Його мета полягає в тому, щоб використовувати наземні лазери для живлення сотень метрових світлових вітрил, які нестимуть космічні апарати розміром з мікрочіп. Дослідники кажуть, що цей новий дизайн світлового вітрила можна досить легко масштабувати до метрового масштабу, і з прийнятною ціною.

Для створення конструкції вчені використовували одношаровий нітрид кремнію — це легкий і високоміцний матеріал, який чудово підійшов для світлового вітрила. Далі вчені зосередилися на тому, щоб збільшити його відбивну здатність, але водночас, зменшивши вагу вітрила.

Процес оптимізації включав проєктування малюнка нанорозмірних отворів — мільярдів із них на поверхні матеріалу з діаметрами, меншими за довжину хвилі світла. Команда використовувала новий метод штучного інтелекту, який вони розробили, щоб оптимізувати форму і розташування отворів для підвищення відбивної здатності і зниження ваги.

Зазвичай виготовлення такого вітрила зайняло б до 15 років, але новий метод дав змогу вченим скласти прототип лише за день і в тисячі разів дешевше.

Нагадаємо, NASA розгорнуло величезне сонячне вітрило. Під час випробувань був розгорнутий один із чотирьох сегментів нового сонячного вітрила, який матиме площу 1652 кв.м.