Науковці вважають, що фотонні кристали ідеально підходять для виготовлення сонячних вітрил. Вони являють собою особливі оптичні наноструктури з атомів різних елементів. За їхньою допомогою можна збудувати апарат, який домчить до Проксими Центавра за час життя одного покоління.
Космічний вітрильник для міжзоряної подорожі
Вчені пропонують використати фотонні кристали для виготовлення нового покоління сонячних вітрил. Вони дозволять реалізувати проєкт міжзоряного зонда, здатного долетіти до Альфи Центавра лише за кілька десятків років. Стаття про це з’явилася на сервері препринтів arХiv.
Зараз для прискорення космічних апаратів використовується реактивний імпульс від хімічних двигунів. Однак, щоб дістатися найближчої зорі Проксими Центавра впродовж життя одного покоління, як це пропонує, наприклад, проєкт Starshot Breakthrough, треба досягти швидкості у багато тисяч кілометрів за секунду.
Традиційного палива для цього потрібно надзвичайно багато. Саме тому вчені пропонують застосувати вітрила замість реактивного прискорення. Вони використовують імпульс фотонів, які надходять звідкись ззовні, наприклад, від Сонця.
Однак для того, аби сонячне вітрило працювало, воно має відбивати майже всі фотони, які на нього потрапляють, а не поглинати й не пропускати їх. А це вже означає, що треба знайти матеріал, який здатний робити це найкраще.
Дивовижні фотонні кристали
Коли ідея сонячного вітрила тільки з’явилася, ці конструкції пропонували виготовляти з алюмінієвої фольги. Зараз з цією метою використовуються полімерні плівки з відбивальними покриттями, як, наприклад, майлар.
Однак усе це — не зовсім те, що потрібно. Тож у новій статті науковці запропонували виготовляти вітрила з наноплівок фотонних кристалів. Останні являють собою особливі структури нанометричного масштабу, які мають цікаві оптичні властивості.
Нанометричний масштаб займає проміжне положення між мікроскопічним, в якому зручно працювати з оптичним мікроскопом і, наприклад, вивчати органічні клітини, й молекулярним. Саме на ньому проявляється головна властивість фотонних кристалів — їхній показник заломлення світла змінюється з певною періодичністю.
Це дозволяє фотонним кристалам відбивати світло особливо ефективно. Ці структури зустрічаються й у природі, наприклад, вони вкривають очі котів і деяких птахів.
Однак вчені звернули увагу на синтетичні фотонні кристали на основі нітриду кремнію. Вони чудово відбивають електромагнітні хвилі з довжиною від 1300 до 1500 нм, що дозволяє використовувати їх для вітрил.
За матеріалами phys.org
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
