Лазерная тяга на графеновых аэрогелях открывает эру безтопливных полётов в дальний космос
Космические путешествия всегда зависели от топлива: чтобы достичь цели, корабль сжигает его, выбрасывает и надеется, что хватит на возвращение. Однако новый эксперимент Европейского космического агентства (ESA) показывает, что будущее дальних космических миссий может быть полностью безтопливным и напоминать космическую игру в бильярд лучами света.
Специалисты ESA, Свободного университета Брюсселя (Бельгия) и Университета Халифы (ОАЭ) продемонстрировали, что сверхлегкие графеновые аэрогели могут приводиться в движение лазерами в условиях микрогравитации. По словам инженера ESA Уго Лафона, это открывает путь к безтопливной тяге, экономя огромное количество топлива и оборудования.
В ходе эксперимента, данные о котором были опубликованы 31 марта, учёные совершили полёт на параболическом самолёте для имитации невесомости. В вакуумной камере разместили три крошечных кубика из графенового аэрогеля. В момент микрогравитации команда направила на них непрерывный лазер, и кубики получили мгновенное ускорение. Высокоскоростные датчики зафиксировали, что всё закончилось за 30 миллисекунд. Марко Браибанти из ESA отметил, что, не успев моргнуть, аэрогели испытали огромное ускорение.
Графеновые аэрогели практически ничего не весят, но обладают прочностью, сравнимой со сталью. На Земле этот эффект невидим из-за сильной гравитации, но в космосе даже слабый толчок фотона становится двигателем. Исследователи сделали два открытия: свет напрямую преобразуется в движение, а интенсивность луча действует как регулятор скорости. Чем сильнее лазер, тем больше ускорение.
Сегодня спутники ограничены топливом для систем ориентации: когда оно заканчивается, аппарат становится космическим мусором. В будущем графен можно будет использовать для управления солнечными парусами и коррекции положения спутников без топлива. Это позволит экономить вес, продлевать миссии и освобождать место для научных приборов.
Результаты в журнале Advanced Science.