Межзвёздные перелёты станут управляемыми — наноструктуры на парусе изменят направление движения без механизмов

Идея солнечного паруса известна физикам более ста лет. Электромагнитное давление света позволяет передвигаться в космосе без топлива. Мощный лазер размещается на орбите Земли, парус с зондом толкается лучом и летит к соседним звёздам. Главная проблема — маневрирование. Парус не может повернуть, изменить курс или затормозить. Исследователи из Университета A&M Техаса нашли решение.

Как работает новая технология

Учёные создали наноструктурированные кремниевые массивы — покрытие, названное «метаджетом». Это не механические рули и не двигатели. Это особым образом вытравленные в кремнии структуры микрометровых размеров, которые преломляют свет заранее заданным образом.

Схема следующая. Фотоны лазера падают на покрытие. Наноструктуры изменяют фазу и вектор направления света. В результате толкающий импульс фотонов преобразуется в механическое движение в заданном направлении — не только строго по оси луча, но и под углом к нему.

В экспериментах образцы метаповерхностей под давлением лазерного луча разлетались в заранее определённых направлениях. Учёные могут запрограммировать траекторию движения, меняя структуру травления на поверхности паруса.

Что это меняет

Современные химические двигатели не способны доставить корабль к ближайшим звёздам. Путь до Альфы Центавра займёт десятки тысяч лет.

Световые паруса — альтернатива. Они могут разогнать корабль до скорости 20 процентов от скорости света. Это сократит путешествие до соседних звёзд до десятков лет. Но без возможности управлять парусом такой полёт невозможен — корабль не сможет сойти с траектории, облететь препятствие или затормозить в пункте назначения.

Новая технология даёт управление. Без механических узлов. Без дополнительного топлива. Только за счёт структуры поверхности, которая преломляет свет.

Текущий статус

Пока это чистое доказательство концепции. Эксперименты проводились с образцами микрометровых размеров. Речь не идёт о скором запуске звездолёта к Альфе Центавра. Но натурный эксперимент показал: такая физика возможна и работает. Вопрос манёвренного полёта на световом парусе к звёздам или к далёким объектам Солнечной системы теперь — лишь вопрос масштабирования технологий.