Как ученые планируют перемещать объекты с помощью света

Как ученые планируют перемещать объекты с помощью света

Такова цель новых исследований ученых Калифорнийского Технологического Института (Caltech).

Ученые получили возможность перемещать и манипулировать крошечными объектами с помощью «оптического пинцета».

«Пинцет» перемещает объекты с помощью излучающего давления узко сфокусированного луча лазерного света. Пока этот замечательный инструмент может перемещать только очень маленькие объекты на очень ограниченное расстояние.

Исследователь Огнен Илич, один из руководителей исследования, приводит такую аналогию: «Можно поднять шарик для пинг-понга, используя постоянный поток воздуха из фена. Но это не сработало бы, если бы шарик для пинг-понга был слишком большим или если бы он был расположен слишком далеко от фена и так далее».

Новое исследование нацелено на то, чтобы найти способы перемещать объекты разных размеров и форм, используя только лучи света. Хитрость заключается в создании очень специфических узоров на поверхности объекта.

Эти наноструктуры взаимодействуют со светом таким образом, что объект продолжает «выравниваться» при воздействии на него светом, за счет восстанавливающего момента, создающего подъемную силу.

Это означает, что объект может сохранять стабильность и не полагаться на узко сфокусированные лучи. Рисунки могут быть рассчитаны даже на то, что источник света находится на расстоянии миллионов километров от объекта.

«Мы придумали метод, который может заставить макроскопические объекты левитировать», — говорит Этуотер, который является директором Объединенного центра искусственного фотосинтеза.

«Существует дерзкая идея применения этой технологии в качестве движителя космического корабля нового поколения. На самом деле ученые еще очень далеки от воплощения, и пока идет процесс проверки принципов».

Это исследование выдвигает концептуальную теорию того, как космический корабль может обеспечиваться энергией для движения при помощи лазерного луча с Земли, направленного через космическое пространство. Корабль не должен будет нести на борту топливо, что позволит развивать релятивистские скорости и, возможно, путешествовать к другим звездам.

Космические корабли, которые не нуждаются в топливе, станут огромным стимулом для реализации идеи создания в будущем космических колоний. Корабли без топлива можно использовать для межпланетных путешествий или в качестве разведывательных аппаратов.

Разработчики технологий также изучают способы, с помощью которых можно было бы использовать эти технологии для быстрого производства сверхмалых объектов, таких как печатные платы.

Ученые планируют космические полеты с помощью кораблей на гало-двигателях

Предполагается, что «гало-двигатель» сможет использовать энергию черных дыр, нейтронных звезд и других компактных и плотных объектов, проявляющих мощные эффекты гравитации.

Лазерные установки, обстреливающие окрестности черной дыры, превратят ее в двигатель для полетов по всей галактике — или в гигантский аккумулятор.

Для трансгалактических перелетов и энергия требуется в галактических масштабах. Возможно, человечество еще очень долго не создаст генератора, способного производить ее в нужных количествах. Тем не менее добыть ее возможно, уловив хотя бы часть той колоссальной гравитационной энергии, которую содержат некоторые небесные тела. Такую концепцию выдвигает известный астрофизик из Колумбийского университета Дэвид Киппинг (David Kipping).

Для этого, по идее Киппинга, в окрестности небесного тела, в строго определенный участок и под нужным углом направляется лазерный луч. Траектория его фотонов будет искривляться под действием гравитации, так что в конце концов поток направится строго в обратном направлении и сможет ускорять парусный космический корабль. Статья ученого принята к публикации в The Journal of the British Interplanetary Society; пока же ее можно прочитать в открытой онлайн-библиотеке препринтов ArXiv.

Заметим, что Дэвид Киппинг непосредственно вовлечен в разработку миссии Breakthrough Starshot, которая может реализовать первый в истории человечества межзвездный перелет. Ожидается, что множество крошечных зондов будут разгоняться подталкивающими их с Земли мощнейшими лазерными установками, которые позволят достичь скорости, достаточной для «полноценного» космического полета. Очевидно, что именно эта работа вдохновила Киппинга на идею «гало-двигателя».

По его мысли, такая установка будет сама по себе стационарна с массивами мощных космических лазеров, которые будут создавать стабильное «лазерное гало» вокруг черной дыры или нейтронной звезды. Входящий и исходящий лучи смогут использовать разные корабли, ускоряясь и тормозясь для сверхдальних перелетов. Иное направление входящего луча позволит закрутить массу фотонов вокруг центральной черной дыры, превратив ее в нечто вроде космического маховика — гигантского накопителя для колоссальных количеств энергии.

И да - сии новости как бы сами собой и весьма удачно сложились в качестве продолжения вот этого моего поста:" Космический антураж будущего (в части Космофантастики)..." - https://author.today/post/33624

И да -2 - в своих НФ-романах (космофантастика): Т Р А Н С С Ф Е Р Ы - "Бермудский" Треугольник Вселенной и Транссферы: Проклятие Плутона. Кн.1 Призраки Подземелья я тоже об этом немного пишу))))