Космические путешествия могут быть мучительно медленными: например, зонду «Новые горизонты» потребовалось почти 10 лет, чтобы добраться до Плутона. Чтобы добраться до Проксимы Центавра b, ближайшей обитаемой планеты к Земле, потребуются тысячи лет даже на самых больших ракетах. Теперь исследователи подсчитали в Nano Letters ACS, что маломощные лазеры на Земле могут запускать и маневрировать небольшими зондами, оснащенными парусами из кремния или нитрида бора, разгоняя их до гораздо более высоких скоростей, чем ракетные двигатели.
Вместо того, чтобы ловить ветер, как паруса на лодках, «лазерные паруса» будут ловить лазерные лучи .и, в принципе, может разогнать космический корабль почти до скорости света. Ученые уже давно работают над этой концепцией. Например, один финансируемый из частных источников проект под названием «Инициатива Breakthrough Starshot» направлен на отправку небольшого парусного зонда весом около грамма к Проксиме Центавра b, причем полет займет всего 20 лет. Он будет разгоняться до 20% скорости света с помощью массива лазеров мощностью 100 ГВт на квадратный километр. Хо-Тинг Тунг и Артур Давоян задались вопросом, могут ли лазерные массивы гораздо меньшей мощности и меньшего размера найти применение там, где сейчас используются обычные электрические и химические ракеты. Когда-нибудь лазеры смогут корректировать орбиту спутников после запуска или запускать крошечные парусные зонды в межпланетные или межзвездные миссии, не требуя большого количества топлива.
Исследователи выполнили расчеты, чтобы показать, что даже лазеры мощностью около 100 кВт и размером массива около метра могут питать 1-граммовый зонд со скоростью, намного превышающей текущий рекорд, при лазерном освещении всего от нескольких минут до нескольких часов. По их расчетам, лазеры могли бы маневрировать небольшими зондами между разными околоземными орбитами всего за день, что невозможно с современными электрическими и химическими ракетами. Команда определила, что лучшими материалами для лазерных парусов, которые обеспечивают высокую отражательную способность и быстрое охлаждение, являются нитрид кремния и нитрид бора, структурированные на наноуровне. Наконец, исследователи подсчитали, что эти крошечные лазерные зонды могут перемещаться достаточно быстро, чтобы покинуть Солнечную систему, достигая в пять раз большей скорости, чем зонд New Horizons. Исследователи говорят, что эти прототипы парусных космических кораблей, управляемые маломощными лазерами, могут проложить путь для быстрого освоения космоса и будущих межзвездных полетов.
