Может быть, солнечные паруса, которые сегодня уже испытывают
в космосе, получат и «руль», который в будущем позволит космическим
кораблям перемещаться в межзвездном пространстве только за счет
неиссякаемой энергии Солнца?
Фотоны — кванты света — создают световое давление, когда отражаются
от объекта. Поэтому солнечные паруса должны обладать уникальными
отражательными способностями, чтобы давление было максимальным. Но как
ими управлять? А что, если фотоны будут не только отражаться
от поверхности материала, но и проходить сквозь него? Тогда угол, под
которым свет падает на материал и выходит из него, будет определять
направление движение объекта, предположил Гровер Шварцлендер
из Рочестерского технологического института в Нью-Йорке (the Rochester
Institute of Technology). Вместе с коллегами он создал компьютерную
модель «светового крыла», рассчитал его оптимальные характеристики
и проверил свою работу в лабораторных условиях. Объект полетел!
В работе, опубликованной в журнале Nature Photonics, ученые
рассказывают о своих опытах с оптической подъемной силой. Они изготовили
стержень в несколько микрометров из прозрачного пластика. Плоский
с одной стороны и округлый с другой, он напоминает по форме крыло
аэроплана. Они поместили стержень в камеру с водой и освещали его снизу
ультрафиолетовым лазерным светом. Как и было предсказано, стержень
не только поднимался, но, что более важно, двигался в направлении,
перпендикулярном направлению лазерного света.
С симметричными микросферами такой фокус не получается. В случае
аэродинамики, подъемная сила возникает из-за формы крыла, будь то птица
или Боинг: воздух под ним движется медленнее и при большем давлении, чем
над крылом. Оптическая подъемная сила создается внутри прозрачного
объекта, так как свет проходит сквозь него и преломляется. Во время
эксперимента ученые получили рекордные оптические подъемные углы — около
60 градусов. Если бы вы взлетали при таких условиях, ваш желудок
точно бы оказался в пятках, замечает Шварцлендер.
Следующая задача — проверить подъемную силу света в воздухе,
использовать материалы с различными коэффициентами отражения
и преломления и свет разных длин волн.
Шварцлендер утверждает, что движением солнечного паруса можно будет
полностью управлять в 3D, если использовать два поперечных набора
полукруглых стержней. Правда, Дин Альхорн, ведущий инженер недавно
запущенного эксперимента НАСА (NanoSail-D solar sail experiment)
считает, что солнечный свет слишком слабый, чтобы осуществить этот
проект на практике.
Источник: nkj