Breakthrough Foundation tarafından desteklenen bir girişim olan Project Starshot, insanlığın ilk yıldızlararası yolculuğu olacak. Kredi bilgileri: breakthroughinitiatives.org
Uzay yolculuğu ıstırap verici derecede yavaş olabilir: Örneğin, Yeni Ufuklar sondasının ulaşması neredeyse 10 yıl sürdü. Plüton. Dünya’ya en yakın yaşanabilir gezegen olan Proxima Centauri b’ye seyahat etmek, en büyük roketlerle bile binlerce yıl alacaktır. Şimdi, araştırmacılar ACS’de hesaplıyor Nano Harfler Dünya üzerindeki düşük güçlü lazerlerin, silikon veya bor nitrür yelkenli küçük sondaları fırlatıp manevra yapabileceğini ve onları roket motorlarından çok daha hızlı hızlara itebileceğini.
Teknelerdeki yelkenler gibi rüzgarı yakalamak yerine, “lazer yelkenleri” lazer ışınlarını yakalayacak ve prensipte uzay aracını neredeyse ışık hızına yaklaştırabilecekti. Bilim adamları bir süredir bu konsept üzerinde çalışıyorlar. Örneğin, Breakthrough Starshot girişimi adlı özel olarak finanse edilen bir proje, yalnızca 20 yıl süren bir uçuşla Proxima Centauri b’ye yaklaşık bir gram ağırlığında küçük, yelkenli bir sonda göndermeyi amaçlıyor. 100 GW, kilometre karelik bir lazer dizisi ile ışık hızının %20’sine kadar itilecekti. Ho-Ting Tung ve Artur Davoyan, çok daha düşük güçlü, daha küçük lazer dizilerinin artık geleneksel elektrikli ve kimyasal roketlerin kullanıldığı uygulamalarda kullanım bulup bulamayacağını merak ettiler. Lazerler bir gün uyduların yörüngesini fırlattıktan sonra ayarlayabilir veya büyük miktarda yakıt gerektirmeden gezegenler arası veya yıldızlararası görevlerde küçük yelkenli sondaları itebilir.
Bir sanatçının, yer tabanlı bir lazer dizisi tarafından hızlandırma sırasında Starshot Lightsail uzay aracına ilişkin anlayışı. Önceki ışık yelkenleri kavramları, onların güneşten gelen ışık tarafından pasif bir şekilde itildiğini hayal ediyordu, ancak Starshot’ın lazer tabanlı yaklaşımı, hızlanma sırasında erimemesi veya yırtılmaması için yelkenin şeklini ve kompozisyonunu yeniden düşünmeyi gerektiriyor. Kredi: Masumi Shibata, Breakthrough Initiatives’in izniyle
Araştırmacılar, yaklaşık 100 kW gücünde ve yaklaşık bir metrelik dizi boyutlarına sahip lazerlerin bile, 1 gramlık bir probu, mevcut rekoru aşan hızlarda, yalnızca dakikalar ila saatler arasında lazer aydınlatması ile çalıştırabileceğini göstermek için hesaplamalar yaptılar. Hesaplarına göre lazerler, mevcut elektrikli ve kimyasal roketlerle mümkün olmayan, yalnızca bir günde farklı Dünya yörüngeleri arasında küçük sondalar manevra edebiliyordu. Ekip, yüksek yansıtma ve hızlı soğutma sağlayan lazer yelkenleri için en iyi malzemelerin nano ölçekte yapılandırılmış silikon nitrür ve bor nitrür olduğunu belirledi.
Son olarak, araştırmacılar, bu küçük lazer güdümlü sondaların güneş sisteminden kaçmak için yeterince hızlı hareket edebileceğini ve Yeni Ufuklar sondasından 5 kat daha yüksek hızlara ulaşabileceğini hesapladı. Araştırmacılar, düşük güçlü lazerler tarafından yönlendirilen bu prototip yelkenli uzay aracının, hızlı uzay araştırmaları ve gelecekteki yıldızlararası uçuş için dalgayı açabileceğini söylüyor.
Bu çizimde, Dünya üzerindeki düşük güçlü bir lazer (kırmızı koni), küçük bir sondanın (gri daire) yörüngesini (kırmızı çizgiler) kaydırmak veya onu yüksek hızlarda Neptün’e ve ötesine itmek için kullanılabilir. Kredi: Nano Letters 2022, DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04188’den uyarlanmıştır
Referans: Ho-Ting Tung ve Artur R. Davoyan tarafından hazırlanan “Hızlı Transit Uzay Uçuşu için Düşük Güçlü Lazer Yelken”, 31 Ocak 2022, Nano Harfler.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04188
Yazarlar finansmanı kabul ediyor NASABilimsel Araştırma Hava Kuvvetleri Ofisi, UCLA ve Hellman Fellows Derneği.