知覚できないビート、小さいながらも革命的な振動： カリフォルニア工科大学 非常に薄い膜がレーザーの圧力によって振動します。単なる物理学の実験のように見えるかもしれませんが、この光のダンスの背後には驚くべき発見が隠されています。これは、 光子推進この原理により、宇宙探査機は燃料を使わず、光の圧力のみで他の恒星に到達することが可能になる。
光子推進とは何ですか? なぜ重要なのですか?
光子推進は、反射面上の光によって加えられる圧力を利用します。光子には質量がありませんが、物体に当たると非常に小さな運動量を伝達します。超軽量の帆に光子の流れを集中させると、燃料を必要とせずに宇宙まで加速することができます。
このアイデアは新しいものではない。太陽光を利用して推進するソーラーセイルは、すでに成功裏にテストされている。 ライトセイル22019年に惑星協会によって立ち上げられました。しかし、恒星間旅行には太陽光だけでは不十分です。ここで、 高出力レーザーこれにより、探査機はこれまで達成されたことのない速度まで加速される可能性がある。
カリフォルニア工科大学の実験: 光のトランポリン帆
のチーム カリフォルニア工科大学 極めて軽量で耐久性のある材料である窒化シリコンで作られた極小の帆をテストしました。この研究は、 Nature Photonicsの (ここにリンクします）は、ちょうど 各辺40マイクロメートル、厚さ50ナノメートル: 人間の髪の毛よりも短い。
この実験には 1 つの重要な目標がありました。 超軽量帆にレーザー光が及ぼす力を正確に測定する。これを実現するために、研究者たちは帆を微小なバネで吊り下げ、その表面にレーザー光線を照射した。観察された効果は飛び込み台に似た振動でした。これらの動きを分析することで、研究チームはレーザーによって生成される推力を計算することができました。
なぜ前進なのでしょうか?
これまで、光子推進は主に理論上、あるいはソーラーセイルなどのより大規模な実験によって研究されてきました。代わりにこのテスト:
- 極めて薄く軽い帆の実現可能性を実証 宇宙旅行用;
- レーザー推力の直接測定が可能将来の実用化に役立ちます。
- 窒化シリコンなどの材料がレーザー放射線に耐えられることを確認 変形したり劣化したりすることなく。
この研究は宇宙探査機の設計への道を開く 非常に小さな塊レーザービームのおかげで驚異的な速度に達することができます。
星へ：画期的なスターショットとアルファケンタウリの夢
光子推進に焦点を当てた最も野心的なプロジェクトは 画期的なスターショット2016年にスティーブン・ホーキング博士と億万長者のユーリ・ミルナー博士によって設立されました。目標はマイクロプローブを アルファケンタウリ地球に最も近い恒星系で、およそ 4,37光年離れた.
どのように？ とともに 100ギガワット地上レーザー数グラムの帆を 光速の20%。この速度では、マイクロプローブは 20年 現在の技術では数千年かかるアルファケンタウリに到達するのに、1000年かかる。
カリフォルニア工科大学の実験は、帆がレーザー放射にどのように反応するかを理解するという、プロジェクトの大きなギャップの1つを埋めるのに役立つため、非常に重要である。次のような多くの課題が残っています。
- 帆の安定性: 逸脱することなく進路を維持する必要があります。
- ダメージ耐性: レーザーの強度によって破壊されてはいけません。
- レーザー精度: 拡散することなく、非常に長い距離にわたって送信する必要があります。
次は何をする？光子推進の未来
研究の次のステップには、 先端材料熱の吸収が少なく、レーザー推進下でも構造安定性を維持できます。さらに、 帆の自動修正長い恒星間旅の間、レーザービームと一直線に並ぶことができるようにするためです。
これらの障害が克服されれば、数十年以内に最初の探査機の打ち上げが見られるようになるだろう。 太陽系外星間探査を夢から現実へと変えました。
カリフォルニア工科大学の実験は、最初の一歩が踏み出されたことを示しています。光はまさに、無限の宇宙旅行のための未来の燃料となる可能性がある。
