Лазерный двигатель без топлива протестирован в лаборатории — фотоны толкают объекты в любом направлении

Исследователи из Техасского университета A&M создали экспериментальную двигательную систему, в которой движение объектов создаётся исключительно за счёт лазерного излучения. Результаты опубликованы в журнале Newton.

Как свет становится двигателем

Физический принцип известен: фотоны несут импульс. Когда они попадают на поверхность и отражаются от неё, то передают ей микроскопический толчок. Как поток мелких шариков, ударяющих в лёгкую пластину, — один удар почти незаметен, но их совокупность создаёт движение.

В отличие от ракетных двигателей, здесь нет химической реакции и нет выброса массы. Вся энергия поступает извне — в виде лазерного луча.

Ключевое изобретение — метаджет

Главный элемент технологии — «метаджет», устройство на основе метаповерхностей. Это тончайший материал с нанесёнными на него наноструктурами. Каждая структура работает как «оптический пиксель», который можно настроить так, чтобы свет вел себя строго определённым образом — отражался под заданными углами, изменял фазу или перераспределял энергию.

Метаповерхность — это не просто гладкая пластина, а инженерно программируемая поверхность для света.

Что показали эксперименты

Объекты размером меньше толщины человеческого волоса помещали в жидкую среду, чтобы компенсировать гравитацию. Когда на метаджеты направляли лазерный луч строго сверху, происходило одновременно два эффекта:

• устройство начинало смещаться вбок (горизонтальное движение)

• оно приподнималось над поверхностью (частичная левитация)

Раньше оптические системы такого типа либо ограничивались движением вдоль одной оси, либо требовали сложной внешней модуляции самого лазерного луча. В новой схеме управление «встроено» в сам материал — за счёт изменения геометрии наноструктур на поверхности метаджетов удалось добиться не только поступательного движения, но и подъёма, вращения и изменения траектории. Это снижает зависимость от внешней оптики.

Что это значит для космоса

Авторы работы утверждают: при масштабировании и наличии мощных лазерных источников принцип может быть применён к более крупным системам. В теории это открывает путь к безтопливным зондовым платформам.

Современные ракеты потребовали бы сотни тысяч лет для достижения Альфы Центавра. Лазерные двигательные концепции, включая световые паруса и аналогичные системы, в долгосрочной перспективе могут сократить это время примерно до 20 лет. Однако эта оценка остаётся теоретической и зависит от уровней энергетики и масштабирования.

Важное уточнение: текущая демонстрация не является прототипом космического двигателя. Она подтверждает только физическую управляемость микрообъектов светом.

Ограничение и следующий шаг

На Земле сила тяжести легко «перекрывает» слабые фотонные воздействия. Поэтому следующие испытания планируют проводить в условиях микрогравитации — это позволит исключить влияние веса и проверить эффективность фотонного давления в «чистом» режиме.

Другие применения

Если принципы подтвердятся, технология может найти применение не только в космосе, но и в микроробототехнике, сверхточном перемещении элементов в производстве, управлении микросистемами без физического контакта, а также в датчиках и лабораторных системах, где критична бесконтактная манипуляция объектами.