कैलिफ़ोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिकों ने लाइट्सल को विकसित करने की दिशा में एक बड़ा कदम उठाया है जो एक दिन छोटे अंतरिक्ष यान को दूर के स्टार सिस्टम तक ले जा सकता है।
नए निष्कर्षों का विवरण “अल्ट्रैथिन झिल्ली” के रूप में जाने जाने वाले लेजर प्रकाश के बल को मापने के लिए एक विधि है। यह ऐसा शोध है जो लेजर-चालित अंतरिक्ष यात्रा की सफलता स्टारशॉट पहल की दृष्टि को आगे बढ़ाने में मदद कर सकता है।
2016 में देर से लॉन्च किया गया स्टीफन हॉकिंग और टेक निवेशक यूरी मिलनर, ब्रेकथ्रू स्टारशॉट का उद्देश्य लघु जांच भेजना है अल्फा सेंटौरीपृथ्वी के लिए निकटतम सितारा प्रणाली। योजना उच्च शक्ति वाले लेज़रों पर निर्भर करती है धरती ब्रह्मांड में नाजुक पाल-चालित जांच को धकेलना जैसे हवा ग्रह पर यहाँ सेलबोट्स के लिए करती है, जिससे शिल्प को रासायनिक प्रणोदक की आवश्यकता के बिना रिकॉर्ड-ब्रेकिंग गति प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।
लाइट्सल का एक अधिक सामान्य रूप है सौर पालइसमें वे प्रोपल्शन उत्पन्न करने के लिए एक प्रकाश स्रोत से विकिरण दबाव का उपयोग करते हैं। विकिरण का दबाव विकिरण से गति का हस्तांतरण है, जैसे कि हवा की तरह एक सतह हड़ताली होती है जैसे कि पृथ्वी पर कैनवास पालों को यहां करता है। फोटॉन का कोई द्रव्यमान नहीं है, लेकिन वे अभी भी अपनी गति को स्थानांतरित करते हैं जब वे किसी वस्तु को मारते हैं, तो इसे कभी थोड़ा धक्का देते हैं। एक एकल फोटॉन बहुत फर्क नहीं करता है, लेकिन खरबों और खरबों के फोटॉन सभी एक सतह को मारते हैं, विशेष रूप से वैक्यूम में अंतरिक्ष।
सूर्य के प्रकाश के रूप में विकिरण इसलिए हजारों मील की दूरी पर इंटरप्लेनेटरी अंतरिक्ष यान को धक्का देने के लिए पर्याप्त है, हालांकि, इस प्रभाव को जांच भेजते समय इसका हिसाब होना चाहिए मंगल ग्रह या अन्य ग्रह।
लेकिन इस घटना का एक उच्च-ऊर्जा संस्करण एक अधिक निर्देशित तरीके से एक अंतरिक्ष यान पर एक लाइटसेल को धक्का देने के लिए एक जमीन या अंतरिक्ष-आधारित लेजर बीम का उपयोग कर सकता है। बीम के साथ पाल पर निरंतर दबाव का एक स्रोत प्रदान करने के साथ, इस विकिरण दबाव का संचयी प्रभाव रासायनिक प्रणोदन का उपयोग करके जटिल रॉकेटों से मिलने की तुलना में काफी तेजी से और अधिक विश्वसनीय गति को जोड़ता है।
“लाइट्सल किसी भी पिछले अंतरिक्ष यान की तुलना में तेजी से यात्रा करेगी, अंततः अंतरिक्ष यान की खोज के लिए इंटरस्टेलर की दूरी को खोलने की क्षमता के साथ,” कैलटेक के हैरी एटवॉटर, इंजीनियरिंग और एप्लाइड साइंस के ओटिस बूथ लीडरशिप चेयर ने कहा, एक में एक में कहा, एक में एक में कहा, एक में एक में कहा, एक में एक में कहा, एक में एक में कहा, एक में एक में कहा, एक में एक में कहा गया है। कैलटेक स्टेटमेंट।
एक पाल पर प्रकाश के बल को मापना
Atwater की टीम ने यह मापने के लिए एक परीक्षण मंच विकसित किया कि कैसे लेज़रों ने सिलिकॉन नाइट्राइड के एक सूक्ष्म “ट्रम्पोलिन” पर बल दिया, जो सिर्फ 50 नैनोमीटर मोटा है। लघु पाल, प्रत्येक तरफ एक वर्ग शीट 40 माइक्रोन, सिलिकॉन नाइट्राइड स्प्रिंग्स द्वारा कोनों पर टेटर किया जाता है और एक लेजर द्वारा मारा जाने पर कंपन होता है। उन छोटे आंदोलनों का पता लगाकर, शोधकर्ता लेजर बीम और इसकी शक्ति के बल की गणना कर सकते हैं।
“एक झिल्ली विकसित करने में कई चुनौतियां शामिल हैं जो अंततः लाइट्सल के रूप में इस्तेमाल की जा सकती हैं। इसे गर्मी का सामना करने, दबाव में अपने आकार को पकड़ने और लेजर बीम की धुरी के साथ सवारी करने की आवश्यकता है,” एटवॉटर ने कहा। “लेकिन इससे पहले कि हम इस तरह की पाल का निर्माण शुरू कर सकें, हमें यह समझने की आवश्यकता है कि सामग्री लेज़रों से विकिरण के दबाव का जवाब कैसे देती है। हम जानना चाहते थे कि क्या हम केवल इसके आंदोलनों को मापने के द्वारा एक झिल्ली पर बल को निर्धारित कर सकते हैं। कर सकना।”
अध्ययन के प्रमुख लेखक, पोस्टडॉक्टोरल स्कॉलर लियोर माइकल और स्नातक छात्र रेमन गाओ ने एक विशेष सेटअप का निर्माण किया, जिसे एक सामान्य-पथ इंटरफेरोमीटर कहा जाता है। यह झिल्ली की गति के सटीक माप को पृष्ठभूमि के शोर को रद्द करने में सक्षम बनाता है जैसे कि उपकरण या यहां तक कि बात करने वाले लोगों से प्रयोगशाला में छोटे कंपन।
“हम न केवल अवांछित हीटिंग प्रभावों से परहेज करते हैं, बल्कि यह भी इस्तेमाल किया कि हमने लाइट के बल को मापने के लिए एक नया तरीका बनाने के लिए डिवाइस के व्यवहार के बारे में क्या सीखा है,” माइकल ने कहा। गाओ ने कहा कि प्लेटफ़ॉर्म साइड-टू-साइड मोशन और रोटेशन को माप सकता है, भविष्य की रोशनी के डिजाइनों के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकता है जो लेजर बीम से भटकने पर आत्म-सही हो सकता है।
अंततः, टीम अपनी यात्रा के दौरान लाइट्सल को स्थिर करने के लिए उन्नत नैनोमैटेरियल्स और मेटामेटेरियल्स को एकीकृत करने की उम्मीद करती है। “यह ऑप्टिकल बलों और टॉर्क्स को देखने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है, जो एक स्वतंत्र रूप से तेजी लाने की रोशनी को लेजर बीम की सवारी करने के लिए डिज़ाइन किया गया है,” गाओ ने कहा।
कार्यों में कई हल्के पाल परियोजनाएं हैं, और नासा ने पिछले साल एक सौर पाल तैनात कियायद्यपि इसने कुछ यांत्रिक मुद्दों का सामना किया हैइन पालों के डिजाइन को और अधिक परिष्कृत करने में कैलटेक टीम के अनुसंधान के महत्व को उजागर करना।
परिणाम 30 जनवरी को जर्नल में प्रकाशित किए गए थे प्रकृति फोटोनिक्स,
