رؤیای سفر میان ستاره ای به تحقق نزدیک می شود
سایت شیک: سفر میان ستاره ای مدت هاست که رؤیای بشریت بوده است، اما رسیدن به ستاره ها فوق العاده دشوار است. حال یک پروژه جدید، جامعه فضایی را به تحقق این رؤیا نزدیکتر می کند.
به گزارش سایت شیک به نقل از ایسنا، پروژه تحقیقاتی Breakthrough Starshot با حمایت فیزیکدان نظری استیون هاوکینگ و دانشمند یوری میلنر تاسیس شد و هدف از آن ارسال یک فضاپیمای مینیاتوری به ستاره آلفاقنطورس به عنوان نزدیکترین منظومه ستاره ای به ما بوده است.
به نقل از آی ای، جالب اینجاست که این فضاپیما از یک پیشران ابتکاری بهره می گیرد و آن بادبان های نوری هستند. این نوع بادبان های بازتابنده از فشار لیزر یا نور ستارگان برای به حرکت درآوردن فضاپیماها استفاده می نمایند.
این بادبان های بسیار نازک می توانند به سرعت هایی برسند که قبل از این تصورش ممکن نبود. اما ساخت و آزمایش این بادبان ها یک کار پیچیده است.
این بادبان نوری سریع تر از هر فضاپیمای قبلی سفر می کند و در نهایت می تواند سفر در فواصل بین ستاره ای را برای کاوش مستقیم فضاپیما ممکن کند که حال فقط با رصد ازراه دور قابل دسترسی هستند.
آزمایش بادبان نوری کوچک
پژوهشگران در Caltech به رهبری اتواتر (Atwater)، سیستمی را برای مطالعه مواد بسیار نازک که برای ساخت بادبان های نوری استفاده می شوند، آغاز نموده اند.
بادبان نوری مینیاتوری آنها که از نیترید سیلیکون با ضخامت فقط ۵۰ نانومتر تولید شده است، برای اندازه گیری نیروی اعمال شده توسط لیزر طراحی شده است. این شامل اندازه گیری حرکات فوق العاده ظریف بادبان در هنگام برخورد پرتو لیزر است.
این آزمایش ها، نخستین گام مهم برای توسعه بادبان نوری از نظریه و طراحی تا آزمایش عملی و تحلیل و بررسی مواد است.
چالش های مختلفی در توسعه غشایی وجود دارد که می تواند در نهایت به عنوان بادبان نوری مورد استفاده قرار گیرد. آتواتر می گوید: این غشاء باید گرما را تحمل کند، شکل خودرا تحت فشار حفظ کند و بطور پایدار در امتداد محور پرتو لیزر حرکت نماید.
اما پیش از این که بتوانیم ساخت چنین بادبانی را شروع نماییم، باید بدانیم که چگونه مواد به فشار تشعشع لیزر پاسخ می دهند. می خواستیم بدانیم که آیا می توانیم تنها با اندازه گیری حرکات غشاء، نیروی وارد شده به غشاء را تعیین نماییم. انگار ما می توانیم.
برای شروع تحقیقات خود، این گروه یک بادبان نوری کوچک و متصل در یک غشای بزرگتر ساختند.
سپس یک لیزر آرگون مرئی بر روی آن تابیدند تا فشار تشعشع را اندازه گیری کنند.
اتصال یک بادبان سبک، آنرا از نظر دینامیکی پیچیده می کند. بادبان هنگام برخورد نور مانند ترامپولین می لرزد. این ارتعاشات عمدتاً توسط گرمای لیزر هدایت می شوند و جداسازی اثر فشار تشعشع، تبدیل به کاری دشوار می شود.
پاسخ بادبان به لیزر
یک نوآوری مهم استفاده از تداخل سنج مسیر مشترک است. این ابزار پیچیده به دانشمندان اجازه می دهد تا حرکات ریز بادبان را اندازه گیری کنند، در صورتیکه صدای محیط را به حداقل می رسانند.
آنها یک تداخل سنج بسیار حساس را در میکروسکوپ خود ادغام کردند و دستگاه را در یک محفظه خلأ قرار دادند. این به آنها اجازه داد تا حرکات بسیار کوچک یک بادبان مینیاتوری و همین طور سختی بادبان در هنگام برخورد لیزر را اندازه گیری کنند.
این تیم همین طور پاسخ بادبان به لیزر را در زوایای مختلف آزمایش کردند و شرایطی را که یک بادبان واقعی در فضا با آن مواجه می شود، شبیه سازی کردند.
آنها متوجه شدند زمانی که لیزر در یک زاویه هدایت می شود که نیرویی که بر بادبان وارد می شود، کمتر از حد پیش بینی شده است. پژوهشگران معتقدند این بدین سبب است که مقداری از پرتو زاویه دار به لبه بادبان برخورد می کند و مقداری از نور را پراکنده می کند و نیروی رو به جلو را می کاهد.
این گروه قصد دارند از علم نانو و فرامواد برای کنترل حرکت پهلو به پهلو و چرخش یک بادبان نوری مینیاتوری بهره گیرند.
این یافته ها در مجله Nature Photonics انتشار یافته است.
منبع: shiksite.ir
این مطلب سایت شیک را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب