При нынешних темпах достижения ближайшей звездной системы — Альфы Центавра — займут десятки тысяч лет. Чтобы человечество когда-либо смогло выйти за пределы нашей Солнечной системы, нам нужно разработать новые, гораздо более быстрые двигательные установки.
Одним из наиболее перспективных решений является использование световых парусов — ультратонких мембран с высокой отражающей способностью, которые могут использовать импульс фотонов для разгона космических аппаратов до невероятных скоростей. Благодаря этой технологии время полета к ближайшим звездам может быть сокращено с тысяч лет до всего лишь нескольких десятков лет, что превращает межзвездные путешествия из далекой мечты в реальную возможность.
Прорыв в технологии световых парусов
Команда исследователей из Университета Брауна и Делфтского технологического университета (TU Delft) сделала значительный шаг вперед в разработке световых парусов. Их работа, финансируемая Европейским Союзом и Институтом безграничного космоса, включает новый метод проектирования и создания ультратонких, ультраотражающих мембран для световых парусов.Разработанный парус имеет размер 60 на 60 миллиметров, но его толщина всего 200 нанометров — это меньше ширины человеческого волоса. Чтобы повысить эффективность, поверхность паруса покрыта миллиардами наноразмерных отверстий. Эти отверстия стратегически расположены для того, чтобы снизить вес мембраны при одновременном увеличении её отражательной способности, что позволяет добиться более высокого ускорения при воздействии мощных лазерных лучей.
Передовые материалы и оптимизация с использованием искусственного интеллекта
Для создания светового паруса команда использовала однослойный нитрид кремния — легкий, но прочный материал, идеально подходящий для космических применений. Оптимизация отражательной способности и уменьшение массы материала стали ключевыми задачами, поскольку повышенная отражательная способность ведет к большему давлению света, а уменьшенная масса способствует увеличению ускорения.Для достижения наилучших результатов ученые использовали методы искусственного интеллекта и машинного обучения. Алгоритм ИИ оптимизировал форму и расположение наноразмерных отверстий, обеспечив идеальный баланс между снижением массы и увеличением отражательной способности. Этот подход значительно повысил эффективность паруса, сделав его жизнеспособным кандидатом для реальных межзвездных миссий.
Экономичное и масштабируемое производство
Традиционные методы создания наноразмерных структур часто дорогие и трудоемкие, а иногда их производство может занять до 15 лет. Однако исследователи из Делфтского университета разработали революционную технологию травления на основе газа, которая позволяет быстро и дешево производить такие мембраны.Метод позволяет изготовить световые паруса всего за один день по значительно более низкой цене, чем традиционные методы. Благодаря этому парус демонстрирует исключительную прочность, преодолевая важное препятствие, с которым сталкивались предыдущие разработки.
Сочетая передовые технологии производства и оптимизацию с помощью искусственного интеллекта, ученые создали световой парус с наибольшим соотношением сторон — сантиметровые размеры с наноразмерной толщиной.
На пути к межзвездным миссиям
Результаты этого исследования выходят далеко за пределы теории. Новый дизайн светового паруса соответствует амбициозным целям проекта Starshot Breakthrough Initiative, основанного предпринимателем Юрием Мильнером и известным физиком Стивеном Хокингом. В рамках этой инициативы предполагается развертывание световых парусов метрового размера, которые будут разгоняться с помощью наземных лазерных решеток, чтобы отправить космические аппараты размером с микрочип в межзвездные путешествия.С дальнейшим развитием, конструкция, предложенная исследователями из Брауна и Делфтского университета, может быть масштабирована для реальных миссий. Масштабируемость их производственного процесса делает крупномасштабное производство возможным, что приближает межзвездные исследования к реальности как никогда раньше.
Используя оптимизированный дизайн, передовые материалы и инновационные методы производства, команда разработала световой парус, который не только эффективен, но и экономичен и масштабируем. Этот прорыв в технологиях световых парусов может в скором времени открыть человечеству новые горизонты, позволяя нам отправиться за пределы нашей Солнечной системы и исследовать Вселенную.
Источник: https://www.innovationnewsnetwork.com/lightsails-breakthrough-could-slash-interstellar-travel-time-b...
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
