Научный прорыв позволит нам долететь до Альфы Центавра

С момента своего запуска в 1977 году космический зонд «Вояджер-1» удалился от Земли на 24,9 млрд км. Это впечатляющая цифра, но она составляет всего 1 % от расстояния до Альфы Центавра, самой близкой к Солнцу звезды. Чтобы достичь ближайших звезд, человечеству придется построить корабль, который сможет передвигаться быстрее, чем все, что построено на сегодняшний день.

Перспективным решением этой проблемы является «световой парус» — тонкая отражающая пластина, которая использует давление света для приведения себя в движение, подобно тому, как ветер толкает парусник.

По сравнению с традиционными двигательными системами, световые паруса могут значительно сократить время, необходимое для путешествия к близким звездам, — с тысяч лет до нескольких десятилетий.

Недавно ученые из Университета Брауна и Делфтского технологического университета (TU Delft) разработали новый метод проектирования и создания ультратонких, высокоотражающих мембран для световых парусов.

Прототип имеет размер 60 миллиметров в поперечнике, но толщину всего 200 нанометров — в тысячи раз тоньше человеческого волоса. Поверхность корабля покрыта миллиардами крошечных отверстий наноразмера, что уменьшает вес и увеличивает отражательную способность, делая его более эффективным для ускорения с помощью света.

«Экспериментальный прорыв команды доказывает, что их процесс изготовления масштабируется до размеров, необходимых для межзвездных путешествий, и может быть осуществлен экономически эффективным способом, — говорит руководитель исследования Мигель Бесса из Брауновской школы инженерии.

Прорыв может стать значительным шагом на пути к реализации таких проектов, как Starshot Breakthrough, цель которого — использовать наземные лазеры для питания сотен метровых легких парусов, несущих космические аппараты размером с микрочип. Исследователи утверждают, что новая конструкция светового паруса может быть легко масштабирована до метровых размеров, причем по разумной цене.

Для создания конструкции ученые использовали однослойный нитрид кремния — легкий и высокопрочный материал, который идеально подходит для легкого паруса. Затем ученые сосредоточились на повышении его отражательной способности при одновременном снижении веса паруса.

Процесс оптимизации включал в себя создание узора из наноразмерных отверстий — миллиардов отверстий на поверхности материала диаметром меньше длины волны света. Команда использовала новый метод искусственного интеллекта, разработанный ими для оптимизации формы и расположения отверстий, чтобы увеличить отражательную способность и уменьшить вес.

Обычно на создание такого паруса уходит до 15 лет, но новый метод позволил ученым создать прототип всего за один день и с затратами в тысячи раз меньше.

Успешное создание прототипа открывает новые горизонты для межзвездных путешествий, предлагая экономически эффективный и быстрый способ перемещения космических аппаратов. Разработанная технология может быть использована для реализации амбициозных проектов, таких как Starshot Breakthrough, который предполагает отправку микрочипов к ближайшим звездам с помощью световых парусов, разгоняемых наземными лазерами.

Ключевым аспектом разработки является использование искусственного интеллекта для оптимизации структуры наноотверстий. Этот подход позволяет значительно сократить время и затраты на создание световых парусов, делая межзвездные путешествия более реальными.

Новый метод проектирования и изготовления световых парусов может произвести революцию в космических исследованиях, открывая путь к более быстрым и доступным межзвездным путешествиям. Ученые продолжают работать над дальнейшим совершенствованием технологии, чтобы сделать ее еще более эффективной и надежной.

Исследователи уверены, что их разработка станет важным шагом на пути к освоению далеких звезд и поиску внеземной жизни. Световые паруса, созданные с использованием новых технологий, могут открыть новую эру в космических исследованиях.