Το πλησιέστερο αστρικό σύστημα στο δικό μας, ο Άλφα του Κενταύρου, απέχει πάνω από τέσσερα έτη φωτός — δεκάδες τρισεκατομμύρια μοναχικά μίλια που θα μπορούσαν να χρειαστούν εκατοντάδες, αν όχι χιλιάδες, γήινα χρόνια για να διανυθούν χρησιμοποιώντας σύγχρονες μεθόδους πυραυλικής προώθησης.
Ωστόσο, ίσως υπάρχει ένας τρόπος να μειωθεί σημαντικά η διάρκεια του ταξιδιού.
Όπως περιγράφεται λεπτομερώς σε μια νέα εργασία που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Newton, μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο Texas A&M υποστηρίζει ότι επέδειξε μια συναρπαστική νέα προσέγγιση, η οποία χρησιμοποιεί λέιζερ για την προώθηση και την κατεύθυνση αντικειμένων από απόσταση, χωρίς φυσική επαφή.
Ισχυρίζονται ότι τα λέιζερ θα μπορούσαν κάποτε να ωθήσουν ολόκληρα διαστημόπλοια, επιταχύνοντάς τα σε τέτοιο βαθμό ώστε το ταξίδι στον Άλφα του Κενταύρου να διαρκεί μόνο περίπου 20 χρόνια.
Παρόλο που αυτό μπορεί εξακολουθεί να ακούγεται μεγάλο χρονικό διάστημα, θα αποτελούσε σημαντική αναβάθμιση σε σύγκριση με την αποστολή ενός «σκάφους γενεών», κατασκευασμένου για να επιβιώσει χιλιάδες χρόνια.
Αυτό βέβαια ισχύει υπό την προϋπόθεση ότι η ιδέα μπορεί να κλιμακωθεί αποτελεσματικά.
Για την έρευνά τους, οι επιστήμονες ανέπτυξαν συσκευές κλίμακας μικρομέτρων, που ονομάζονται «metajets», οι οποίες είναι μικρότερες από το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας και κινούνται όταν στρέφεται πάνω τους το φως ενός λέιζερ.
Αυτά τα metajets διαθέτουν μικροσκοπικές «μεταεπιφάνειες» (metasurfaces), δηλαδή περίπλοκα μοτίβα που αλλάζουν τον τρόπο συμπεριφοράς του φωτός, παρόμοια με έναν φακό.
Αυτές οι χαράξεις επιτρέπουν στους ερευνητές να κινούν τα metajets και στις τρεις διαστάσεις, κάτι που οι ίδιοι ισχυρίζονται ότι αποτελεί παγκόσμια πρωτιά.
Σε δελτίο τύπου, ο επίκουρος καθηγητής του Texas A&M και κύριος συγγραφέας της μελέτης, Shoufeng Lan, συνέκρινε το αποτέλεσμα με μπαλάκια του πινγκ-πονγκ που αναπηδούν σε μια επιφάνεια.
Όταν το φως αντανακλάται από μια επιφάνεια, μπορεί να μεταφέρει ορμή σε αυτήν.
Η δύναμη της φωτοπροώθησης και τα ηλιακά ιστία
Το να ρίχνεις φως σε ένα αντικείμενο μπορεί να μην ασκεί τεράστια δύναμη, αλλά στις συνθήκες μικροβαρύτητας του διαστήματος, μια μικρή συσσωρευτική επίδραση μπορεί να είναι σημαντική.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν προηγούμενα πειράματα με ηλιακά ιστία, τα οποία απέδειξαν ότι μόνο οι ακτίνες του Ήλιου θα μπορούσαν να παρέχουν αρκετή ισχύ προώθησης ώστε να κινηθούν εξειδικευμένα διαστημόπλοια.
Νωρίτερα αυτό το μήνα, επιστήμονες στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος πρότειναν επίσης ότι τα λέιζερ θα μπορούσαν κάποτε να κατευθύνουν ηλιακά ιστία, ακόμη και να προσαρμόζουν τη θέση ενός δορυφόρου χρησιμοποιώντας αερογέλες γραφενίου (graphene aerogels), ένα εξαιρετικά ελαφρύ και ιδιαίτερα πορώδες υλικό.
Η τελευταία έρευνα προχωρά τη βασική ιδέα της προώθησης μέσω φωτός ένα βήμα παραπέρα, επιτρέποντας την «πλήρη τρισδιάστατη ικανότητα ελιγμών».
«Όταν φωτίζονται από μια δέσμη κάθετης κατεύθυνσης, αυτές οι αυτόνομες συσκευές μετατοπίζονται ταυτόχρονα πλευρικά και ανυψώνονται κατακόρυφα, επιτρέποντας μια τρισδιάστατη κίνηση που δεν είναι εφικτή με τις συμβατικές μεθόδους οπτικού χειρισμού», αναφέρει η εργασία των ερευνητών.
Επίσης, υποστηρίζουν ότι η ιδέα θα μπορούσε να κλιμακωθεί πέρα από μια μικροσκοπική επίδειξη, καθώς η δύναμη που ασκείται εξαρτάται από την ισχύ του ίδιου του φωτός και όχι από το μέγεθος της συσκευής.
Με άλλα λόγια, με αρκετή οπτική ισχύ, μια πολύ μεγαλύτερη συσκευή θα μπορούσε να προωθηθεί από απόσταση.
Σύμφωνα με την εργασία τους, η ιδέα θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε οτιδήποτε, από «μικρορομπότ έως μεγάλης κλίμακας συστήματα, συμπεριλαμβανομένων διαστρικών φωτονικών ιστίων για διαστημικά ταξίδια».
Ωστόσο, παραμένουν πολλά ερωτήματα σχετικά με τη σκοπιμότητα της ιδέας.
Παρόλο που τα πειράματα των ερευνητών διεξήχθησαν σε «ρευστό περιβάλλον» για να αντισταθμιστούν οι επιδράσεις της βαρύτητας, οι ίδιοι ελπίζουν να λάβουν εξωτερική χρηματοδότηση ώστε να δοκιμάσουν την ιδέα και στις συνθήκες μικροβαρύτητας του διαστήματος.
