Технологический прорыв в создании новых солнечных парусов могут обеспечить метаматериалы — новый класс композитов, обладающих нестандартными свойствами, утверждает профессор Гровер Шварцлендер. Его исследовательская группа получила финансирование NASA. Он предложил заменить отражающие металлические паруса на дифракционные из метапленки.
«Дифракционные пленки могут заменить тяжелые и потенциально ненадежные механические системы легким электро-оптическим управлением без движущихся элементов», — говорит он. «Мощность» такого двигателя ограничена, но зато ему не нужно топливо.
Как отмечает Phys.org, этот подход можно использовать в малых и сверхмалых спутников формата CubeSat. Они выполняют все больше задач для научных, военных и коммерческих структур.
Возможность переводить на орбиту или уводить с нее сотни CubSat станет прорывом в аэрокосмической области, считает Шварцлендер.
Специалисты его группы выделяют целый ряд преимуществ дифракционных метапленок перед металлическими:
Низкая поглощающая способность: предложенные поверхности смогут избавить космические парусники от перегрева.
Повторное использование фотонов: дифракционные паруса преобразуют фотоны в солнечную энергию или преломляют свет дважды.
Улучшенная конструкция: дифракционные паруса расположены более эффективно по отношению к солнцу, что позволяет лучше использовать движущую силу.
Такие конструкции можно проектировать с учетом возможности лазерного разгона «космических парусников». В частности, такую идею рассматривают в научно-исследовательском проекте Breakthrough Starshot для постройки флота межзвездных кораблей, способных добраться до системы Альфа Центавра — ближайшей к Солнцу звезды. По расчетам, корабли смогут набрать скорость до 20% световой.
Путешествие даже таких кораблей с крайне малой массой займет, по предварительным расчетам, около 20 лет.
А если представить себе, что к Проксиме Центавра отправилась целая экспедиция с Земли, то такой полет продлится 6300 лет. Ученые подсчитали, что для успеха экспедиции экипаж корабля должен составлять не менее 98 человек.
