Revoluční „metajety“ z Texasu: Pohon světlem by mohl zkrátit cestu k Alpha Centauri na 20 let

Cesta k nejbližší hvězdné soustavě Alpha Centauri by s dnešními nejpokročilejšími raketovými technologiemi trvala stovky tisíc let a stála miliardy dolarů. Řešení tohoto problému by však mohl přinést pohon světlem.

Cesta k nejbližší hvězdné soustavě Alpha Centauri by s dnešními nejpokročilejšími raketovými technologiemi trvala stovky tisíc let a stála miliardy dolarů. Řešení tohoto problému by však mohl přinést pohon světlem. Mezinárodní výzkumný projekt Breakthrough Starshot již v roce 2016 oznámil plány na sondu s plachtou poháněnou světlem, která by dokázala dosáhnout Alpha Centauri během našeho života. Poháněna miliony laserů by se mohla pohybovat rychlostí blízkou světlu a k nejbližší hvězdě dorazit za 20 let.

I když tato iniciativa narazila na problémy s financováním, myšlenka pohonu světlem nezmizela. Nyní tým vědců z Texas A&M University představil nový přístup k této technologii. Jejich systém dokáže zvedat a řídit objekty v několika směrech bez fyzického kontaktu. Vědci věří, že je tato metoda škálovatelnější než jiné a jednoho dne by mohla umožnit misi podobnou té, kterou navrhoval Breakthrough Starshot.

Tým představil svou práci v nové studii nazvané „Optický pohon a levitace metajetů“. Vysvětlili v ní, jak mikronová zařízení nazývaná „metajety“ mohou generovat řízený pohyb pomocí laserových paprsků. Metajety týmu jsou složeny z metasurface – ultratenkých materiálů s drobnými vzory. Podobně jako čočka tyto tvary umožňují vědcům kontrolovat chování světla odrážejícího se od zařízení. Pečlivým návrhem těchto struktur vědci dokázali řídit přenos hybnosti ze světla na objekt, což umožnilo jeho pohyb a představilo novou formu pohonu světlem.

Dr. Shoufeng Lan, odborný asistent a ředitel Laboratoře pro pokročilou nanofotoniku, který tým vedl, přirovnal tento efekt k pingpongovým míčkům odrážejícím se od stolu. Světlo podle něj působí jako míček a přenáší malou, ale měřitelnou sílu na objekt. Metajety působivě demonstrují plnou trojrozměrnou manévrovatelnost, což je schopnost, která dosud nebyla v optických pohonných systémech dosažena. Tým vyrobil metasurface s nanometrovou přesností v zařízení Texas A&M AggieFab Nanofabrication Facility a testoval je v kapalném prostředí, které pomohlo kompenzovat účinky gravitace.

Metajety se od jiných systémů liší v jednom klíčovém aspektu: zatímco jiné metody řídí objekty tvarováním světla, tento přístup zabudovává řízení přímo do samotného materiálu. Podle týmu z Texas A&M to umožňuje flexibilnější generování síly a lepší škálovatelnost. Ačkoliv jsou zařízení týmu velká jen desítky mikronů, tedy menší než šířka lidského vlasu, vědci věří, že jejich metoda by se mohla uplatnit i u větších, nemikroskopických systémů, jelikož síla generovaná metajety závisí na výkonu světla, nikoli na velikosti zařízení.

Samozřejmě, vše bude do značné míry záviset na zajištění dostatečného optického výkonu a potřebného financování. V případě Breakthrough Starshot byly snahy o vývoj technologií pro pohon světlem zřejmě pozastaveny kvůli nedostatku finančních prostředků. Nicméně v roce 2019 mise LightSail 2 společnosti The Planetary Society prokázala, že bezpalivový pohon světlem je životaschopnou formou cestování vesmírem pro malé kosmické lodě. Tým z Texas A&M nyní usiluje o externí financování, aby svou metodu otestoval ve vesmíru. Pokud vše půjde podle plánu, mohli by poskytnout škálovatelnou alternativu ke konvenčním metodám pohonu světlem. Před nimi leží dlouhá cesta, ale jejich práce by jednoho dne mohla umožnit ještě delší cestu – epickou 4,37 světelného roku dlouhou výpravu k naší sousední hvězdě.