Дослідники з Каліфорнійського технологічного інституту розробили експериментальну платформу для вивчення ультратонких мембран, які можуть стати основою для світлових вітрил, які рухають космічні апарати за допомогою лазерного випромінювання.
Ці експерименти є першим кроком від теоретичних моделей до практичного створення технології, яка одного разу допоможе досягти Альфа Центаври – найближчої до нас зоряної системи. Робота опублікована в Nature Photonics.
Ідея використання лазерного випромінювання для розгону мініатюрних зондів до надвисоких швидкостей уперше здобула світове визнання завдяки проєкту Breakthrough Starshot, запущеному 2016 року Стівеном Гокінгом і Юрієм Мільнером.
«Світлове вітрило зможе рухатися швидше, ніж будь-який космічний корабель, що потенційно відкриє шлях до міжзоряних подорожей», – пояснив Гаррі Атватер, професор прикладної фізики та матеріалознавства Каліфорнійського технологічного інституту.
Щоб вивчити поведінку матеріалу майбутніх світлових вітрил, вчені створили експериментальну платформу.
Вони використовували електронно-променеву літографію для формування наномембрани з нітриду кремнію товщиною всього 50 нанометрів. Ця мембрана являє собою «мікроскопічний батут» розміром 40×40 мікрон, закріплений на пружинах. Лазерний промінь впливав на мембрану, викликаючи її коливання, а дослідники вимірювали силу випромінювання, що призводить до руху матеріалу.
У майбутньому команда планує використовувати нанотехнології та метаматеріали, щоб керувати обертанням світлового вітрила.