새로운 연구에 따르면 우주선은 CD와 DVD와 비슷한 표면을 가진 돛을 이용하여 멀리 떨어진별로 날아갈 수 있다고한다.
화학 반응에 의해 구동되는 기존의 로켓은 현재 우주 추진의 지배적 인 형태입니다. 그러나 그들은 인간의 삶에서 다른 별에 도달하기에 충분히 효율적이지 않습니다. 예를 들어 알파 센타 우리 지구와 가장 가까운 별 시스템으로, 약 437 조 마일 (41.2 조 킬로미터) 이상 또는 지구에서 태양까지의 거리의 276,000 배 이상인 약 4.37 광년 떨어져 있습니다. NASA가 필요합니다 보이저 1 호1977 년에 시작하여 2012 년 성간 공간에 도달했습니다. 프로브가 올바른 방향으로 향하고 있다면 알파 센타 우리에 도달하는 데 약 75,000 년이 걸렸습니다.
현재 우주선이 추진에 사용하는 모든 추진기의 문제는 추진기와 함께 운반하는 추진 제가 질량이 있다는 것입니다. 긴 여행에는 많은 추진 제가 필요하기 때문에 우주선이 무겁게되어 더 많은 추진 제가 필요하고 더 무겁게됩니다. 우주선이 커질수록이 문제는 기하 급수적으로 악화됩니다.
이전의 연구에 따르면 "빛 항해"는 사람의 생애 내에서 다른 별을 탐사 할 수있는 기술적으로 가능한 유일한 방법 중 하나 일 수 있습니다. 빛이 많은 압력을 가하지는 않지만 과학자들은 그것이 적용되는 것이 적을수록 큰 영향을 줄 수 있다고 오랫동안 제안 해 왔습니다. 실제로, 많은 실험에서 "태양 돛"은 충분히 큰 거울과 가벼우면서도 충분한 우주선이 주어지면 추진에 햇빛에 의존 할 수있는 것으로 나타났습니다.
1 억 달러의 혁신적인 Starshot 이니셔티브2016 년에 발표 된``알파 센타 우리 (Alpha Centauri)에 마이크로 칩 크기의 우주선 무리를 발사 할 계획이며, 각각은 가장 강력한 레이저로 추진 된 매우 얇고 믿을 수 없을 정도로 반사적 인 돛을 자랑합니다. 이 계획은 약 20 년 안에 최대 20 %의 광속으로 비행하여 알파 센타 우리에 도달하게했습니다.
레이저 돛을 사용할 때의 한 가지 우려는 그들이 추진하는 레이저 빔과 정렬이 어긋나면 적어도 초기에는 지구를 기반으로 할 것입니다. 획기적인 Starshot의 계획 — 그들은 그들의 목표에서 벗어난 길을 갈 수있다. 이제 과학자들은 원칙적으로 몇 분 동안 레이저 빔의 중심을 자동으로 유지할 수있는 새로운 항해를 설계하고 테스트하여 우주선이 행성 간 또는 성간 여행을 위해 코스를 유지할 수있게했습니다.
새로운 항해는 회절 격자CD와 DVD에서 가장 친숙한 버전을 볼 수 있습니다. ㅏ 회절 격자 은 빛을 산란 또는 회절시킬 수있는 일련의 규칙적으로 간격을 둔 미세한 융 기부 또는 슬릿으로 덮여 있으며, 다른 파장 또는 빛의 색이 다른 방향으로 이동하도록합니다.
CD 또는 DVD의 기록은 동일한 너비와 동일한 거리의 행에 배치 된 다른 길이의 미세한 구덩이 형태로 인코딩되며 레이저 빔은 이러한 디스크를 스캔하여 데이터를 읽을 수 있습니다. 이 줄은 CD와 DVD의 거울 표면에 회절 격자를 형성하여 백색광을 여러 가지 색상으로 나눌 수있는 무지개 격자를 만들어냅니다.
뉴욕의 로체스터 공과 대학 (Rochester Institute of Technology)의 광학 물리학자인 그로버 스와 츠 랜더 (Grover Swartzlander) 연구팀은“콤팩트 디스크에서 아름다운 빛의 재생을 조사해 본다면 회절의 영향을 알게 될 것입니다. .
연구원들은 나란히 놓인 두 개의 회절 격자로 구성된 항해를 만들었습니다. 각 격자는 플라스틱 시트에 포함 된 정렬 된 액정으로 만들어졌다. 비디오 화면과 디지털 시계의 전자 디스플레이에 유사한 액정이 종종 사용됩니다.
이전의 라이트 세일 디자인은 광원에서 빛의 광선을 다시 반사시키는 거울과 같은 역할을합니다. 새로운 디자인에서, 각각의 회절 격자의 액정은 광선을 비스듬히 편향시켜 돛을 후방 및 측면으로 보내는 힘을 생성합니다.
새로운 항해의 왼쪽에있는 격자는 레이저 빔의 오른쪽으로 빛을 편향시키는 반면, 오른쪽에있는 격자는 빛을 왼쪽으로 편향시킵니다. 돛이 표류하여 레이저 빔이 돛의 양쪽에 떨어지면 돛의 중앙에 빛이 떨어지면서 돛이 다시 제 위치로 밀립니다.
실험적인 항해 테스트에서 과학자들은 레이저에 반응하여 항해가 생성 한 미세한 힘을 감지하는 한편 진동이나 기류와 같은 방해물과는 구별했습니다.
Swartzlander는“바닥이 작은 사람의 무게로 인해 측정이 신뢰할 수 없다는 사실을 알고 좌절했다”고 말했다. "결국 우리는 방해를 피할 수있는 적절한 장소와 방법을 찾았습니다."
연구진은 돛을 생성하는 중심 조정력을 성공적으로 감지하여 다시 레이저 빔과 정렬되도록했습니다.
스와 츠 랜더는“실험 결과가 우리의 이론적 예측과 일치한다는 것을 알게되어 매우 만족 스러웠다. "이 계약은 우리가 햇빛이나 레이저 빔에 의해 구동되는 가벼운 항해를 위해보다 복잡한 회절 구조를 자신있게 설계 할 수 있음을 제안합니다."
연구원들은 이제 그들이 왼쪽이나 오른쪽이 아닌 어떤 방향 으로든 드리프트하면 스스로 중심을 잡을 수있는 돛을 실험하고 있습니다. 스와 츠 랜더는“흥미롭게도 이들은 컴팩트 디스크의 회절 특성과 매우 유사한 광학적 특성을 가질 수있다.
연구진은 향후 국제 우주 정거장이나 지구 주위의 작은 위성에서 항해를 테스트 할 수 있다고 제안했다. 그들은 상세 그들의 발견 물리적 검토 편지 저널에 12 월 13 일 온라인.
- 갤러리 : 성간 우주선 여행의 비전
- 놀라운 기술 : 우주 여행 및 탐험
- 외계 생명체를 유치 할 수있는 10 개의 외계 행성
