Учёные разработали фотонный парус для лазерного разгона космических аппаратов до 20% скорости света
Современные космические аппараты ограничены скоростью химических и электрических двигателей, что делает межзвёздные полёты практически невозможными в обозримом будущем. Одной из альтернатив считаются световые паруса, разгоняемые мощными лазерами, однако их практическая реализация долгое время сдерживалась недостаточной эффективностью материалов.
В новой работе команда из Университета Таскиги разработала трёхслойную фотонную структуру: наностолбики из германия, воздушные полости и полимерная матрица. Такая архитектура формирует узкую фотонную запрещённую зону, обеспечивая высокую отражательную способность именно на длине волны рабочего лазера и минимальное поглощение солнечного излучения.
Эксперименты подтвердили, что полученные мембраны толщиной 200 нм и диаметром отверстий 400 нм достигают отражательности до 90% при длине волны 1,2 мкм. Для проверки работоспособности команда изготовила опытные образцы с помощью электронно-лучевой литографии и вакуумного осаждения, а затем протестировала их под действием лазера мощностью 100 кВт.
Результаты показали, что такие паруса способны создавать устойчивую тягу и разгонять микрозонд до сотен метров в секунду за час. Хотя это ниже межзвёздных скоростей, технология уже подходит для межпланетных миссий и может быть масштабирована для будущих проектов вроде Breakthrough Starshot.
Авторы подчёркивают, что их подход открывает путь к созданию лёгких, прочных и технологичных световых парусов для лазерного разгона. Следующим этапом станет оптимизация структуры и испытания в реальных космических условиях.