Nanofotonici luce vela può accelerare a velocità relativistiche

Una volta, in un futuro non troppo lontano, la vela luce correre nello spazio alla velocità di circa il 20% della luce (o 60 000 km / s), il carburante non è spinto, e la pressione di radiazione laser intenso in tutto il mondo. Spostare queste velocità relativistiche, le vele di luce sul laser potrebbe raggiungere la stella più vicina vicina (il Sole), Alpha Centauri, il più vicino qualsiasi pianeta potenzialmente abitabile Proxima Centauri B, in soli 20 anni. Entrambe le strutture sono situate in più di quattro anni luce di distanza.

Nanofotonici luce vela può accelerare a velocità relativistiche

Tuttavia, la progettazione di vele di luce - un compito di ingegneria difficile che richiede quasi impossibile: perfetta vela luce deve avere una larghezza di diversi metri ed essere meccanicamente abbastanza forte per resistere a forti pressioni di radiazione, ma il suo spessore dovrebbe essere anche di soli 100 nanometri e peso - pochi grammi .

Ciò che è vela di luce e la complessità della sua creazione

Altri requisiti sono derivati ​​dai meccanismi di queste vele molto leggeri. Secondo le equazioni di Maxwell, la luce possiede la quantità di moto e può esercitare pressioni sugli oggetti. Ma vele luce non solo spinto la pressione di radiazione come vela convenzionale - energia eolica. Al contrario, la pressione viene perché vela di luce riflette la radiazione. Pertanto, la vela ottimale dovrebbe riflettere la maggior parte della luce in un fascio laser di spettro nel vicino infrarosso e allo stesso tempo emettono nello spettro medio infrarosso per un raffreddamento efficiente. Nel nuovo studio, pubblicato su Nano Letters, i ricercatori Ognen Ilik Cora Vent e Harry Atwater del California Institute of Technology di Pasadena ha mostrato che le strutture nanofotonici possono avere il potenziale per soddisfare i severi requisiti del materiale da cui partire per rendere una vela, in grado di viaggiare a velocità quasi luce.

Se sono stati utilizzati i disegni precedenti, materiali come alluminio ultrasottile, vari polimeri e fibra di carbonio, strutture nanofotonici possono manipolare la luce a scale subwavelength, e quindi risolvere contemporaneamente i problemi della repulsione effettiva (riflessione) e la distribuzione del calore (radiazione). Come esempio, i ricercatori hanno dimostrato strato sandwich biossido di silicio e silicio che possiede le proprietà desiderate. Silicio ha un alto indice di riflessione - che si traduce in movimento efficiente ma mal raffredda e raffredda fine di silice ma riflette inferiore.

In futuro, questo concetto può essere usato per ridurre le limitazioni della potenza del laser e la dimensione della matrice laser.

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