Vesmírné cestování bez paliva: Lasery bleskově pohání grafenové aerogely, mění budoucnost hlubokých misí

Vesmírné cestování je dlouhodobě spojeno s nutností přepravovat obrovské množství paliva. Aby se kosmická loď dostala na místo určení a případně se vrátila, musí spalovat palivo, které tvoří značnou část její hmotnosti.

Vesmírné cestování je dlouhodobě spojeno s nutností přepravovat obrovské množství paliva. Aby se kosmická loď dostala na místo určení a případně se vrátila, musí spalovat palivo, které tvoří značnou část její hmotnosti. Nový experiment Evropské kosmické agentury (ESA) však naznačuje, že budoucnost cestování do hlubokého vesmíru by se mohla obejít bez jediné kapky paliva.

Mezinárodní tým výzkumníků z ESA, Université Libre de Bruxelles (Belgie) a Khalifa University (SAE) nedávno demonstroval, že superlehké grafenové aerogely mohou být poháněny lasery v mikrogravitaci. Tento objev otevírá cestu k pohonu bez paliva, což by mohlo výrazně snížit hmotnost kosmických lodí a prodloužit dobu trvání misí. Ugo Lafont, inženýr ESA pro fyziku a chemii materiálů, uvedl, že ultralehké grafenové aerogely jsou dokonalým příkladem inovativního materiálu, který by mohl ušetřit obrovské množství paliva a hardwaru ve vesmíru.

Během parabolického letu, který simuloval stav beztíže, byly ve vakuové komoře umístěny tři malé, černé kostky grafenového aerogelu. Jakmile letadlo dosáhlo mikrogravitace, tým na kostky vystřelil souvislý laserový paprsek. Výsledkem byla okamžitá a velmi rychlá akcelerace, která trvala pouhých 30 milisekund. Pohyb byl zachycen vysokorychlostními senzory. Grafenové aerogely váží téměř nic, ale jejich strukturní mřížka je odolná jako ocelový rám. Tyto materiály kombinují extrémní elektrickou vodivost grafenu s vysoce porézní, ultralehkou strukturou. Na Zemi je tento efekt neviditelný, protože gravitace planety je příliš silná a maskuje jemný tlak světla. Ve vakuu vesmíru se však i nepatrný impuls fotonu stává silným motorem.

Výzkumníci odhalili dva klíčové poznatky: světlo slouží jako primární zdroj energie, který přímo přeměňuje laserovou energii na fyzický pohyb, a intenzita paprsku funguje jako přesný „plyn“ pro řízení rychlosti. Čím silnější laser, tím větší akcelerace. Laserový puls vyvolá ostrý vrchol zrychlení, po kterém aerogely zpomalí. Tato zjištění dokazují, že světlo může tyto materiály pohánět i řídit s pozoruhodnou přesností.

Dnes jsou satelity omezeny systémy řízení polohy, které používají malé trysky k udržení správného směru. Jakmile těmto tryskám dojde palivo, satelit se stává kusem vesmírného odpadu v hodnotě milionů dolarů. Budoucí satelity by mohly integrovat grafen do svého pláště nebo jej využít k řízení obrovských solárních plachet. Ačkoli je experiment stále v raných fázích, ukazuje, že světlo může generovat rychlost a tah potřebné k řízení solárních plachet a úpravě polohy satelitů. To by mohlo vést k budoucnosti bez pohonných látek. Kosmické lodě by tak ušetřily na hmotnosti a prodloužily dobu trvání misí, navíc by se uvolnil prostor pro vědecké přístroje a technologie, neboť by nebyly potřeba palivové nádrže. Zjištění byla publikována v časopise Advanced Science 31. března.