O desejo da humanidade de explorar o espaço profundo continua a inspirar novas formas de chegar a lugares distantes de casa. Usando a propulsão de foguete convencional, viajar até o nosso vizinho estelar mais próximo, Alfa Centauri, levaria milhares de anos. Em vez disso, os investigadores procuram a luz como uma forma de propulsão mais rápida, barata e sustentável que poderia permitir viagens no espaço profundo.
Uma equipe de pesquisadores da Texas A&M University demonstrou o uso de feixes de laser para levantar e dirigir pequenos dispositivos de engenharia sem contato físico. As descobertas do experimento recente são publicado em Newton e tem o potencial de aplicar a propulsão leve como um método escalável que poderia um dia alimentar uma missão a Alpha Centauri.
Siga a luz
A ideia de usar a luz para impulsionar objetos no espaço não é nova. Partículas de luz, ou fótons, carregam impulso, que é transferido para a superfície de um objeto para criar pequenas quantidades de impulso. A tecnologia já foi demonstrada em velas solares, que utilizam a luz solar para impulsionar pequenos veículos através do espaço, semelhante à forma como o vento empurra os veleiros ao longo da água.
A nova pesquisa baseia-se nesse conceito, com o objetivo de usar lasers para empurrar uma espaçonave inteira para destinos no espaço profundo. Os cientistas por trás do estudo desenvolveram dispositivos em escala micrométrica chamados metajatos – materiais ultrafinos menores que a largura de um fio de cabelo humano. Os dispositivos são gravados com pequenos padrões que agem como lentes, ajudando os cientistas a controlar como a luz se comporta ao ser refletida neles.
Através deste design complexo, os cientistas foram capazes de controlar a transferência de impulso exercida pelo feixe de laser, orientando os metajatos em todas as três dimensões. Esta manobrabilidade 3D completa diferencia o experimento de pesquisas anteriores sobre sistemas de propulsão leves e, segundo os pesquisadores, não foi alcançada antes.
Para as estrelas
O efeito é semelhante ao de uma bola de pingue-pongue quicando em uma superfície, disse Shoufeng Lan, professor assistente e diretor do Laboratório de Nanofotônica Avançada da Texas A&M, em um comunicado. declaração. À medida que a luz reflete em um objeto, ela transfere impulso para empurrar um objeto através de uma força pequena, mas mensurável.
O experimento foi realizado em um ambiente fluido para ajudar a compensar a gravidade e observar melhor o movimento dos metajatos. Embora os dispositivos usados no experimento sejam incrivelmente pequenos, a equipe acredita que o conceito pode ser dimensionado para acomodar objetos maiores se houver potência óptica suficiente.
Ao contrário de outros métodos que controlam o objeto moldando a própria luz, esta nova abordagem incorpora o controle diretamente no material através de pequenos padrões para permitir uma geração de força mais flexível. Ao fazer isso, a força depende do poder da própria luz e não do tamanho do objeto.
Os investigadores por detrás do estudo acreditam que o seu dispositivo poderá um dia ser dimensionado para utilização numa missão a Alfa Centauri, possivelmente alcançando o sistema estelar numa viagem relativamente rápida de 20 anos. A equipe espera testar os dispositivos em um ambiente de microgravidade para estudar como os metajatos se sairiam no espaço.
Da mesma forma, a Agência Espacial Europeia disparou recentemente um feixe de laser contra aerogéis de grafeno, impulsionando o material para a frente usando apenas luz. O experimento também visa desenvolver um futuro livre de propulsores para viagens espaciais.
