В продължение на стотици години хората са били посветени на изследването на мистериите на Вселената. Въпреки това, за да се постигне междузвездна навигация, изискванията за мощност за космически кораби ще бъдат по-строги. За да пътуваме до звезди на десетки светлинни години, трябва да носим много гориво, но това би направило космическия кораб твърде тежък.
Тъй като има много пречки пред носенето на гориво със себе си, възможно ли е да пътувате леко и просто да се откажете от гориво? Вече има опция да прикрепите звезден кораб към гигантско отразяващо платно и да го осветите с мощен лазер. Импулсът на фотоните ще тласне космическия кораб до част от скоростта на светлината. Возейки се на лъча, мисията със светлинно платно може да достигне Проксима Кентавър (Проксима Кентавър е най-близката звезда до земята след слънцето, на около 4,2 светлинни години от нас) в рамките на няколко десетилетия.
Какво е леко платно? Светлинно платно, известно още като слънчево платно или фотонно платно, е система за задвижване на космически кораб, която използва светлинното налягане на слънчевата светлина като задвижване. Светлинните платна използват лекия натиск на слънчевата светлина, а не енергията, генерирана от слънчевата енергия.
Светлинното платно е гигантска тънкослойна леща с дебелина само една десета от човешкия косъм. Може да се разбира като платно в епохата на откритията. Светлинното платно генерира лек натиск, като получава слънчева светлина, като по този начин тласка космическия кораб да се движи и ускорява. Тъй като радиационното налягане на слънчевата светлина е много малко, светлинното платно трябва да претърпи дълъг процес на ускоряване, но предимството му е, че може да се използва навсякъде, където има слънчева или друга звездна светлина, така че теоретично може да извършва дългосрочно междузвездно пътуване.
Все още обаче трябва да бъдат решени проблемите с изграждането на достатъчно голямо и леко леко платно и как да го плавате напред. Понастоящем технологията за леки платна все още е в етап на теоретични изследвания и инженерните предизвикателства са огромни, защото дори и най-малките проблеми може да са трудни за разрешаване през десетилетия светлинни години.
По отношение на стабилността на лазерно задвижваните светлинни платна, скорошна статия обсъжда как да балансирате светлинното платно върху лазерния лъч. Докато лазерът може да бъде насочен директно към звезда или местоположението на звездата десетилетия по-късно, светлинното платно може да следва лъча само ако е идеално балансиран. Ако светлинното платно е леко наклонено спрямо лъча, отразената лазерна светлина ще придаде на светлинното платно лек страничен тласък. Без значение колко малко е това отклонение, то ще се увеличи с течение на времето, причинявайки траекторията на лекото платно непрекъснато да се отклонява от целта. Никога не можем да подравним перфектно леко платно, така че имаме нужда от някакъв начин да коригираме малките отклонения.
Традиционните ракети основно използват вътрешни жироскопи за стабилизиране на ракетата и използват двигателя за динамично регулиране на тягата за възстановяване на баланса. Но жироскопните системи са твърде обемисти за междузвездни светлинни платна и корекциите на лъча ще отнемат месеци или години, за да достигне светлинното платно, което прави бързите промени невъзможни. Но документът предлага използването на радиационен трик, наречен Пойнтинг. - Ефект на Робъртсън.
Ефектът на Пойнтинг-Робъртсън се отнася до явлението, при което частиците в междупланетното пространство се влачат към слънцето и се движат около слънцето поради взаимодействие със слънчевата радиация. Причинява се от поглъщането и излъчването на радиация от частици, така че се нарича още ефект на светлинно налягане, което кара частиците прах бавно да падат в слънцето по спирална орбита. Интензивността на този ефект е пропорционална на линейната скорост на праха около слънцето и на интензитета на слънчевата радиация.
И така, как да използваме ефекта на Пойнтинг-Робъртсън, за да поддържаме нашия детектор за светлинни платна на курса? Като приемат, че лъчът е проста монохроматична равнинна вълна (истинските лазери са по-сложни), авторите показват как една проста система с две платна може да използва ефектите на относителното движение, за да поддържа плавателния съд балансиран. Когато платното леко се отклони от курса, възстановяващата сила от гредата го отменя. Това доказва, че концепцията е осъществима. Но с течение на времето релативистичните ефекти също влизат в действие. Предишни изследвания са взели предвид ефекта на Доплер на относителното движение, но това проучване показва, че релативистичната версия на хроматичната аберация също влиза в действие. Пълният набор от релативистични ефекти трябва да се вземе предвид в действителните проекти, което изисква сложно моделиране и оптични техники. Така че светлинните платна все още изглеждат възможен начин за достигане на звезди. Просто трябва да внимаваме да не подценяваме инженерните предизвикателства.
