Naukowcy z Texas A&M University zaprezentowali nowy napęd obiektów, do którego używa się tzw. sił metafotonicznych. Wynalazek określono jako przełomowy. Przypuszcza się, że umożliwi on w przyszłości dolecenie do Alfa Centauri w ciągu dwóch dekad. Gwiazda znajduje się niecałe 4,37 roku świetlnego od Ziemi.
Badacze z Wydziału Inżynierii Mechanicznej Texas A&M University przeprowadzili z powodzeniem doświadczenia z napędem opartym na świetle. Może to znacząco przyspieszyć możliwość podróżnych międzygwiezdnych, które dotychczas postrzegano jako niemożliwie w perspektywie ludzkiego życia.
Gdyby wprowadzić projekt w życie, możliwe byłoby dotarcie do Alfa Centauri w ciągu 20 lat. Dotychczas taka odległość rozpatrywana była w kategoriach dziesiątek tysięcy lat, biorąc pod uwagę możliwości lotu sond międzyplanetarnych. Najszybsze obecnie sondy, którymi dysponuje ludzkość, musiałyby poruszać się ponad 40 tys. lat, by dotrzeć do najbliższej nam gwiazdy spoza Układu Słonecznego.
Rozważano wykorzystanie do podróży światła, np. słonecznego lub skierowanych wiązek laserowych do napędzania lekkich sond kosmicznych. Naukowcy z USA wyjaśnili, jak za pomocą tzw. metapowierzchni – ultracienkich materiałów stosowanych w fotonice – można generować siłę napędową pozwalającą nie tylko przyspieszyć, ale też precyzyjnie sterować ruchem obiektów.
Dr Shoufeng Lan podkreślił, że mechanizm przypomina odbijanie piłeczki pingpongowej od powierzchni.
– Z prawa Newtona wynika, że każda zmiana pędu między światłem padającym i odbitym od powierzchni generuje reakcję mechaniczną tej powierzchni – wyjaśnił dr Lan.
Zespół z Texas A&M University rozwinął nowy model teoretyczny, który łączy zachowanie światła na granicy dwóch ośrodków z zasadą zachowania pędu. Prawo Snelliusa i zasada dynamiki Newtona pozwoliły określić, jak można sterować kierunkiem i siłą powstałą na styku światła z metapowierzchnią.
Dzięki temu możliwa staje się kontrola ruchu na płaszczyźnie oraz w pionie. To daje ruchowi przestrzenną elastyczność, co nazywa się siłą metafotoniczną.
Zespół stworzył specjalne mikrostrumienie z macierzy nanofilarów krzemowych. W ten sposób otrzymał manewrowość w cieczy pod wpływem spolaryzowanego światła laserowego. Eksperyment potwierdził, że udało się zapobiec obrotom niepożądanym obiektu. Kierunek ruchu zaś można było ściśle kontrolować.
– Ważniejsze jednak jest, że możemy rozszerzyć zastosowanie na większe struktury, w tym przyszłe żagle słoneczne do podróży międzygwiezdnych – ocenili naukowcy.
Z modelu naukowego wynika, że siła metafotoniczna wzrasta z mocą optyczną, bez ograniczeń w kwestii rozmiaru obiektu. Prościej mówiąc, technologia ta w przyszłości może znaleźć zastosowanie w napędzie dużych konstrukcji, np. międzygwiezdnych żagli świetlnych.
Naukowcy podkreślają, że mimo sukcesu na obecnym etapie, upłynie „wiele lat”, nim technologia będzie mogła być użyta w misjach kosmicznych. Obecnie autorzy badania skupiają się na dalszych testach koncepcji, w tym warunkach mikrograwitacji.