Парус, который летит на свете лазера

Представьте космический корабль без топлива. Вместо ракетного двигателя — тончайший парус, который разгоняется давлением света. Лазер бьёт в парус с Земли, свет отражается — и создаёт тягу. Нет топлива — нет лишнего веса. Непрерывное ускорение. Звучит идеально, но до сих пор была проблема.

Обычные световые паруса делают из полимерной плёнки с металлическим покрытием. Металл хорошо отражает свет, но часть энергии поглощает и превращает в тепло. Хочешь лучше отражать — нужно больше материала. Больше материала — тяжелее парус. Тяжелее парус — медленнее летит. Замкнутый круг.

Исследователи из Университета Таскиги предложили выход — парус из фотонного кристалла. Это наноструктура из трёх компонентов: германиевые столбики шириной около 100 нм, воздушные отверстия диаметром ~400 нм и полимерная матрица толщиной 200 нм. Весь этот «бутерброд» настроен так, что отражает 90% света на длине волны лазера (1.2 мкм), но остаётся почти прозрачным для остального излучения — включая солнечный свет. То есть парус не перегревается.

Учёные уже изготовили прототип мембраны с помощью электронно-лучевой литографии и подтвердили точность наноструктуры под микроскопом. По моделированию, парус площадью один квадратный метр под 100-киловаттным лазером может разогнаться до нескольких сотен метров в секунду за час.

Для межзвёздных перелётов этого пока мало. Но для лёгких межпланетных зондов без единого грамма топлива на борту — уже интересно.

@droidergram