Нове надлегке космічне світлове вітрило домчить до Альфа Центавра за кілька десятиліть
Нове надлегке космічне світлове вітрило домчить до Альфа Центавра за кілька десятиліть

Нове надлегке космічне світлове вітрило домчить до Альфа Центавра за кілька десятиліть

Wikimedia

Розробники з Університету Брауна та Делфтського технічного університету у Нідерландах спроектували надтонке космічне світлове вітрило, здатне дістатись найближчої до нас зірки Альфа Центавра лише за кілька десятиліть. 

Нова концепція передбачає створення ультратонкого світловідбиваючого вітрила, яке штовхатимуть лазери подібно до того, як вітер штовхає парусний човен. Подібні світлові вітрила можуть скоротити час космічних польотів до найближчих до нас зоряних систем буквально до кількох десятиліть. Дослідники з Нідерландів запропонували новий спосіб проектування та виготовлення надтонких, високовідбивних мембран для світлових вітрил. 

За словами розробників, їхній протип завширшки і завдовжки складає лише 60 мм, а його товщина — не більше 200 нанометрів. Поверхня вкрита мільярдами нанорозмірних отворів, які дозволяють зменшити його вагу та покращити відбиваючу здібність.

«Ця робота — результат спільних зусиль теоретиків Університету Брауна та експериментаторів Делфтського технічного університету, що дозволило спроектувати, виготовити та випробувати вітрило з високою відбивною здатністю, із найбільшим співвідношенням сторін, зареєстрованим на сьогоднішній день. Експериментальний прорив команди Річарда Норте доводить, що їхній процес виготовлення масштабується до розмірів, необхідних для міжзоряних подорожей, і може бути здійснений економічно ефективним способом. Одночасно моя команда з великим ентузіазмом бачить важливу роль нашого останнього методу оптимізації на основі машинного навчання у вирішенні такої цікавої та складної інженерної проблеми», — розповідає співавтор дослідження, доцент Інженерної школи Брауна, Мігель Бесса.

Дослідження натхнене ініціативою Starshot Breakthrough, заснованої підприємцем Юрієм Мілнером та фізиком Стівеном Хокінгом. Його метою є використання наземних лазерів для живлення сотень метрових світлових вітрил, які рухають крихітні космічні апарати розміром з мікрочип.

Новий надлегкий космічний світловий парус домчить до Альфа Центавра за кілька десятиліть
Nature

За словами дослідників, новий дизайн світлового вітрила легко можна збільшити до розмірів близько метра і це відносно недорого. У конструкції власного світлового вітрила розробники з Нідерландів використали одношаровий нітрид кремнію, який легкий і напрочуд міцний.

Науковці працювали над тим, щоб максимально збільшити його відбиваючу здатність та зробити якомога легше. Відбиваюча здатність поверхні визначає, яким буде тиск світла за вітрилом, що безпосередньо впливає на його прискорення. При цьому, чим легший матеріал, тим менше сили йому потрібно для прискорення, отже менша вага забезпечує більшу швидкість.

Спецпроєкти

Оптимізуючи власну конструкцію, науковці з Нідерландів проектували візерунок нанорозмірних отворів, мільярди яких були розміщені по всій поверхні матеріалу з діаметром менше довжини хвилі. Розробники використали новий метод штучного інтелекту, розроблений ними для оптимізації форми та розташування отворів із метою збільшення відбивної здатності та зменшення ваги. Після оптимізації конструкції команда під керівництвом Річарда Норте перейшла до виготовлення прототипу у лабораторії.

«Ми розробили новий метод травлення, який дозволяє нам акуратно видалити зайвий матеріал та отримати легке вітрило. Якщо вітрила ламаються, це, швидше за все, під час виробництва. Коли вітрила підвішені, вони насправді досить міцні», — зазначає Норте. 

За словами дослідників, виготовлення цього дизайну за допомогою традиційних методів було б дорогим і зайняло б близько 15 років.  Однак нові методи дозволили скоротити час на виготовлення буквально до одного дня, значно здешевивши його. 

Результати дослідження опубліковані у журналі Nature Communications

Джерело: SciTechDaily

Теги за темою
Космос
Джерело матеріала
loader