Ученые считают, что фотонные кристаллы идеально подходят для изготовления солнечных парусов. Они представляют собой особые оптические наноструктуры из атомов различных элементов. С их помощью можно построить аппарат, который домчит до Проксимы Центавра за время жизни одного поколения.
Космический парусник для межзвездного путешествия
Ученые предлагают использовать фотонные кристаллы для изготовления нового поколения солнечных парусов. Они позволят реализовать проект межзвездного зонда, способного долететь до Альфы Центавра всего за несколько десятков лет. Статья об этом появилась на сервере препринтов arХiv.
Сейчас для ускорения космических аппаратов используется реактивный импульс от химических двигателей. Однако, чтобы добраться до ближайшей звезды Проксимы Центавра в течение жизни одного поколения, как это предлагает, например, проект Starshot Breakthrough, надо достичь скорости во много тысяч километров в секунду.
Традиционного топлива для этого нужно чрезвычайно много. Именно поэтому ученые предлагают применять паруса вместо реактивного ускорения. Они используют импульс фотонов, которые поступают откуда-то извне, например, от Солнца.
Однако для того, чтобы солнечный парус работал, он должен отражать почти все фотоны, которые на него попадают, а не поглощать и не пропускать их. А это уже означает, что надо найти материал, способный делать это лучше всего.
Удивительные фотонные кристаллы
Когда идея солнечного паруса только появилась, эти конструкции предлагали изготавливать из алюминиевой фольги. Сейчас с этой целью используются полимерные пленки с отражающими покрытиями, как, например, майлар.
Однако все это — не совсем то, что нужно. Поэтому в новой статье ученые предложили изготавливать паруса из нанопленок фотонных кристаллов. Последние представляют собой особые структуры нанометрического масштаба, которые имеют интересные оптические свойства.
Нанометрический масштаб занимает промежуточное положение между микроскопическим, в котором удобно работать с оптическим микроскопом и, например, изучать органические клетки, и молекулярным. Именно на нем проявляется главное свойство фотонных кристаллов — их показатель преломления света изменяется с определенной периодичностью.
Именно это позволяет фотонным кристаллам отражать свет особенно эффективно. Эти структуры встречаются и в природе, например, они покрывают глаза кошек и некоторых птиц.
Однако ученые обратили внимание на синтетические фотонные кристаллы на основе нитрида кремния. Они прекрасно отражают электромагнитные волны с длиной от 1300 до 1500 нм, что позволяет использовать их для парусов.
По материалам phys.org
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
