В США создали метаматериал для солнечных парусов, который позволит летать в любом направлении, даже к звёздам

Идея солнечного паруса не нова и даже не единожды испытана в космосе. Известное физикам более ста лет электромагнитное давление позволяет передвигаться в космосе под действием давления света. Это означает, что двигатель в виде мощного лазера можно установить на орбите Земли, а толкаемый им парус и зонд свободно полетят в любом направлении — хоть к соседним звёздам. Самый больной вопрос здесь — способность маневрировать, а не лететь по прямой.

Исследователи из Университета A&M Texaса (Texas A&M University) показали, что наноструктурированные кремниевые массивы могут перенаправлять фотоны так, чтобы создавать контролируемые силы в разных направлениях одновременно. Это достигается за счёт программируемого изменения фазы и вектора направления света, что преобразует толкающий импульс испускаемых лазером фотонов в механическое движение объекта без каких-либо механических узлов.

Учёные назвали такое покрытие «метаджетом» (Metajets). Под словом «программирование» следует понимать особым образом вытравленные в кремнии наноструктуры, которые преломляют свет заранее заданным образом. В опытах под давлением света (луча лазера) образцы метаповерхностей микрометровых размеров разлетались в заранее определённом направлении, а не только строго по оси луча.

Это чистое доказательство концепции. Речь не идёт о скором появлении двигателя для звездолёта, скажем, к Альфе Центавра. Однако натурный эксперимент показал, что такая физика возможна и она работает. Вопрос манёвренного полёта на световом парусе к звёздам или к далёким объектам Солнечной системы — это лишь вопрос масштабирования технологий и разработки новых материалов.

Лететь к звёздам на современных химических двигателях — задача на десятки тысяч лет. Световые паруса, потенциально способные разогнать корабль до скорости 20 % от скорости света, сократят путешествие до ближайших звёзд до десятков лет (до 20 лет к Альфе Центавра). Именно этим много лет занимается фонд The Breakthrough Initiatives, организатором которого стали супруги Мильнеры, а идейным вдохновителем — Стивен Хокинг (Stephen Hawking).

Более того, в прошлом году в Калтехе (США) создали специальный стенд для вдумчивого тестирования конструкций световых парусов. Метаматериалы с программируемыми свойствами способны стать тем решением, которое приблизит появление зондов и кораблей с околосветовой скоростью. И даже если человек не скоро полетит за пределы Солнечной системы сам, автоматические разведчики человечества получат большую свободу перемещения, чем современные космические аппараты на жидком, плазменном или ядерном топливе.