Żagiel słoneczny szansą na opuszczenie naszego układu. Nowe ustalenia w tej sprawie

Żagiel słoneczny może być brakującym elementem układanki związanej z lotami międzygwiezdnymi. Autorzy dwóch nowych badań postanowili dokładnie zbadać tę koncepcję.

Założenie jest stosunkowo proste: podobnie jak żagle stosowane na statkach, które suną po morzach i oceanach korzystając z siły wiatru, w przypadku statku kosmicznego kluczem miałyby fotony emitowane przez naszą gwiazdę. Przedstawiciele Uniwersytetu w Pensylwanii oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles przeprowadzili dwa badania w ramach inicjatywy Breakthrough Starshot.

Czytaj też: Chińska stacja kosmiczna coraz bliższa ukończenia. W planach jest też rekordowa liczba wystrzelonych rakiet

Jej celem jest znalezienie sposobów na stworzenie trwałego, ale jednocześnie odpowiednio lekkiego żagla, który umożliwi loty międzygwiezdne. W przeciwieństwie do cząsteczek powietrza, fotony nie posiadają masy spoczynkowej, dlatego siła, jaką wywierają, jest niewielka. O skali tego zjawiska niech świadczy fakt, że światło docierające do naszego ciała w czasie opalania generuje siłę odpowiadającą około jednej tysięcznej grama.

Żagiel słoneczny musi być jednocześnie lekki oraz wytrzymały

Oczywiście inżynierowie mają pewne pomysły na zwiększenie tej siły, lecz problemem pozostaje ich zastosowanie w praktyce. Jedna z takich idei zakłada użycie większego żagla, który uchwyci więcej światła. Inna obejmuje natomiast intensyfikację światła na przykład poprzez skierowanie laserów w stronę żagla. Oczywiście potrzeba złotego środka: większa powierzchnia żagla sprawi, że trudniej będzie nim poruszać. Mniejsza natomiast przełoży się na obniżenie jego wytrzymałości.

Jak sugerują autorzy publikacji dostępnych na łamach Nano letters, najbardziej efektywnym rozwiązaniem mógłby się okazać żagiel słoneczny wykonany z dwóch warstw składających się ze związków dwusiarczku molibdenu i azotku krzemu. Oba te związki mogą być ułożone w formie arkuszy i posiadają właściwości optyczne zapewniające wymaganą równowagę. Drugie z badań dotyczyło nie samego materiału, lecz struktury żagla. Ta musiałaby radzić sobie z naprężeniami wynikającymi z obecności laserów.

Czytaj też: Na tropie skamielin nocnego nieba. Nowy katalog gwiazd Drogi Mlecznej

Jak tego dokonać? Poprzez zakrzywienie żagla, na podobnej zasadzie jak w spadochronach, co zwiększa ich stabilność. Nie jest jednak jasne, jak ciśnienie generowane przez światło mogłoby wpływać na taką konstrukcję. Ostatecznie eksperci zrzeszeni w ramach Breakthrough Starshot chcieliby stworzyć statek zdolny do osiągania około 20 procent prędkości światła. Biorąc pod uwagę fakt, iż najbliższa gwiazda inna niż Słońce znajduje się około 4,2 lat świetlnych od Ziemi, to dotarcie w jej okolice zajęłoby kilkadziesiąt lat.