De sute de ani, oamenii s-au dedicat explorării misterelor universului. Cu toate acestea, pentru a realiza navigația interstelară, cerințele de putere pentru nave spațiale vor fi mai stricte. Pentru a călători către stele aflate la zeci de ani lumină depărtare, trebuie să transportăm mult combustibil, dar acest lucru ar face nava spațială prea grea.
Deoarece există multe obstacole în calea transportului de combustibil cu tine, este posibil să călătorești ușor și pur și simplu să renunți la combustibil? Există acum o opțiune de a atașa o navă pe o velă reflectorizantă gigantică și de a o străluci cu un laser puternic. Momentul fotonilor va împinge nava spațială la o fracțiune din viteza luminii. Călărind pe grindă, misiunea vele ușoare poate ajunge la Proxima Centauri (Proxima Centauri este cea mai apropiată stea de pământ după Soare, la aproximativ 4,2 ani lumină distanță de noi) în câteva decenii.
Ce este o velă uşoară? O pânză ușoară, cunoscută și sub numele de pânză solară sau pânză fotonică, este un sistem de propulsie a unei nave spațiale care utilizează presiunea ușoară a luminii solare ca propulsie. Pânzele ușoare folosesc presiunea ușoară a luminii solare mai degrabă decât energia generată de energia solară.
Vela ușoară este o lentilă uriașă de film subțire cu o grosime de doar o zecime din părul uman. Poate fi înțeles ca o velă în Epoca Descoperirilor. Vela ușoară generează o presiune ușoară prin primirea luminii solare, împingând astfel nava spațială să se miște și să accelereze. Deoarece presiunea de radiație a luminii solare este foarte mică, vela ușoară trebuie să treacă printr-un proces lung de accelerare, dar avantajul său este că poate fi folosită oriunde există lumină solară sau altă lumină a stelelor, astfel încât teoretic poate efectua călătorii interstelare pe termen lung.
Cu toate acestea, problemele construirii unei vele ușoare suficient de mari și ușoare și modul de navigare înainte trebuie să fie rezolvate. În prezent, tehnologia velelor ușoare este încă în stadiul de cercetare teoretică, iar provocările sale de inginerie sunt enorme, deoarece chiar și cele mai mici probleme pot fi dificil de rezolvat de-a lungul deceniilor de ani lumină.
În ceea ce privește stabilitatea velelor ușoare acționate de laser, o lucrare recentă a discutat cum să echilibrezi velele ușoare pe raza laser. În timp ce un laser poate fi îndreptat direct către o stea sau locația stelei zeci de ani mai târziu, vela ușoară poate urmări fasciculul doar dacă este perfect echilibrat. Dacă vela ușoară este ușor înclinată față de fascicul, lumina laser reflectată va da vela luminoasă o ușoară împingere laterală. Oricât de mică este această abatere, ea va crește în timp, determinând traiectoria pânzei ușoare să devieze continuu de la țintă. Nu putem niciodată alinia perfect o velă ușoară, așa că avem nevoie de o modalitate de a corecta micile abateri.
Rachetele tradiționale folosesc practic giroscoape interne pentru a stabiliza racheta și folosesc motorul pentru a regla dinamic tracțiunea pentru a restabili echilibrul. Dar sistemele giroscopice sunt prea voluminoase pentru velele ușoare interstelare, iar ajustările fasciculului ar dura luni sau ani pentru a ajunge la velele ușoare, făcând imposibile schimbările rapide. Dar lucrarea propune utilizarea unui truc de radiații numit Poynting. -efectul Robertson.
Efectul Poynting-Robertson se referă la fenomenul conform căruia particulele din spațiul interplanetar sunt târâte spre soare și se mișcă în jurul soarelui datorită interacțiunii cu radiația solară. Este cauzată de absorbția și emisia de radiații de către particule, deci este numit și efectul presiunii ușoare care face ca particulele de praf să cadă încet în soare de-a lungul unei orbite spiralate. Intensitatea acestui efect este proporțională cu viteza liniară a prafului în jurul soarelui și cu intensitatea radiației solare.
Deci, cum folosim efectul Poynting-Robertson pentru a menține detectorul nostru de vele ușoare pe cursă? Presupunând că fasciculul este o simplă undă plană monocromatică (laserele reale sunt mai complexe), autorii arată cum un sistem simplu cu două pânze poate folosi efectele mișcării relative pentru a menține ambarcațiunea echilibrată. Când vela se îndepărtează ușor de curs, forța de restabilire a fasciculului o anulează. Acest lucru demonstrează că conceptul este fezabil. Dar, în timp, intră în joc și efectele relativiste. Cercetările anterioare au luat în considerare efectul Doppler al mișcării relative, dar acest studiu arată că intră în joc și o versiune relativistă a aberației cromatice. Gama completă de efecte relativiste trebuie luată în considerare în proiectele reale, ceea ce necesită modelare complexe și tehnici optice. Așa că pânzele ușoare încă par a fi o modalitate posibilă de a ajunge la stele. Doar că trebuie să avem grijă să nu subestimăm provocările de inginerie.
