Пару дней назад мы отмечали 41 год с запуска автоматической межпланетной станции Вояджер-1. Сегодня, станция является самым отдаленным от Земли объектом, созданным человеком. Согласно обновляющимся данным NASA, космолет уже пролетел более 20 млрд км и находится за пределами Солнечной системы.
В ближайшие годы аппарат перестанет функционировать, и связь с ним будет потеряна, но ученые из Калифорнии предложили возможную замену, которая способна не только обогнать Вояджер-1, но и долететь к ближайшей звезде гораздо быстрее.
Инженеры Калифорнийского технологического института изобрели новый материал, который поможет разогнать небольшие зонды до 20% от скорости света (примерно 60 тыс. км/с) и достичь Проксима Центавра (ближайщую звезду к Земле после Солнца) всего за несколько десятков лет.
Изобретатели хотят взять за основу так называемый “фотонный парус”: мощный лазерный луч будет поражать потоком фотонов специальный парус, который прикреплен к зонду и придает ему постоянного ускорения.
Этот парус должен быть чрезвычайно легким, прочным, на нужном уровне поглощать и отражать фотонный луч и при этом не перегреваться. Естественно, традиционные для индустрии графен и алюминий не подходят.
Чтобы решить эту задачу, ученые обратились к нанофотонике — науке, изучающей физические процессы при взаимодействии фотонов с нанообъектами.
Ученые определили, что лучшим материалом для создания паруса может стать диоксид кремния или кремнезем. Кроме высокой прочности и температуры плавления, кремнезем имеет нужные показатели преломления фотонного луча, которые придадут парусу необходимый для ускорения толчок.
Физики еще должны провести ряд экспериментов для подтверждения пригодности кремнезема, но команда уже установила новый стандарт для проверки эффективности потенциальных материалов для паруса.
Показатель удельной плотности отражающей способности поверхности или RAAD в будущем поможет определять, как отражающая способность различных материалов влияет на скорость зонда с полезной нагрузкой.