صفحه نمایش نوری؛ تنها راه سفر در میانه زندگی انسان

انسان قرن ها آرزوی حرکت در اقیانوس های کیهانی را با بادهای خفیف داشته است. استفاده از بوم های بازتابنده و نزدیک کردن آنها به سرعت نور با مجموعه ای از فوتون ها ممکن است تنها راه ممکن برای رسیدن به ستاره های دیگر در طول زندگی بشر باشد. اجرای این ایده در تئوری بسیار ساده تر است. ذرات نور می توانند سریع باشند، اما نیروی زیادی اعمال نمی کنند. اگر یک بوم خورشیدی بسازید که اینرسی پرتوها را حس کند، انفجار مداوم فوتون ها می تواند به مواد بوم آسیب برساند.

ساخت خطی که بتواند در برابر خطر سفرهای طولانی مقاومت کند، نیاز به تصمیمات هوشمندانه دارد. شاید راه حل پیشنهادی در دو مطالعه که اخیراً در مجله Nano Letters منتشر شده است، کار کند. هر دو مطالعه توسط مهندسان دانشگاه پنسیلوانیا و دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس، به عنوان بخشی از برنامه Breakthrough Starshot طراحی شده اند. هدف این نوآوری ها یافتن راه هایی برای متعادل کردن استقامت و جرم مورد نیاز برای سفرهای بین ستاره ای است. مطابق با ایگور بارگاتینمهندس مکانیک، دانشگاه پنسیلوانیا:

ایده بادبان خورشیدی مدتی پیش مطرح شد، اما هدف ما این است که اطمینان حاصل کنیم که بادبان در طول سفر قوی می ماند.

مانند برخورد ذرات هوا به بوم پارچه، پرتوهای پرتوها اینرسی هر جسمی را که برخورد می کنند تغییر می دهد. بر خلاف مولکول های هوا، فوتون ها یا مولکول های نور جرم ساکن ندارند. در نتیجه نیروی بسیار کمی اعمال می شود. به عنوان مثال، نور بازتاب شده از بدن شما در هنگام حمام آفتاب برابر با یک هزارم گرم است.

  تعداد بازیکنان بازی Forza Horizon 5 از مرز 10 میلیون نفر گذشت

راه های مختلفی برای افزایش فشار روی یک جسم متحرک وجود دارد. یک راه این است که یک بوم بزرگ بسازید که نور بیشتری را جذب کند. راه دیگر افزایش شدت نور با هدایت مقادیر زیادی لیزر به آن است، اما در اینجا چند مشکل وجود دارد. بادبان های بزرگتر به معنای جرم بیشتر است. هر چه وزن کمتر باشد، هدایت بادبان آسانتر می شود، از طرفی کاهش وزن بادبان بزرگ باعث کاهش دوام آن و افزایش خطر شکستگی می شود.

نور بیشتر منجر به مشکلات می شود. به عنوان مثال، هنگامی که بوم شتاب می گیرد، طول موج پرتوهایی که به آن برخورد می کند به انتهای قرمز کمان هدایت می شود. نتیجه نوعی ماده است که نور مادون قرمز زیادی را جذب نمی کند و گرم نمی شود. یافتن ماده مناسب برای ساخت یک بوم سبک و قوی که بتواند گرمای تولید شده توسط نور لیزر گیگابایت را کنترل کند موضوع تحقیقات زیادی بوده است. اما هیچ یک از آنها بر تعادل بین جذب کم و اینرسی بالا در فاصله معینی که برای شتاب دادن به دستگاه لازم است تمرکز نمی کنند.

در آخرین مطالعه، مهندسان یک بوم دو لایه ساخته شده از ترکیب دی سولفید مولیبدن و نیترید سیلیکون را پیشنهاد کردند، که هر دو را می توان به صفحاتی تبدیل کرد که دارای خواص نوری برای متعادل کردن حداقل جذب و انتشار نور در هنگام باز شدن بوم هستند.

مقاله دوم راه حلی را نه از منظر مادی، بلکه از دیدگاه ساختاری پیشنهاد می کند. هدف این پروژه کنترل فشار فوتونی است که یک آرایه لیزری وارد می کند. ساخت بوم منحنی می تواند دوام آن را افزایش دهد، اما همانطور که نویسندگان مطالعه اشاره می کنند، مطالعات کمی در مورد فشار سبک روی این نوع ساخت انجام شده است. محققان با مدل‌سازی بوم‌های گرد و کروی در مقیاس متر مربع که می‌توانند بارهای چند گرمی را حمل کنند، نشان دادند که هنوز راه زیادی برای رسیدن به منحنی صحیح در پیش دارند.

مقاله مرتبط:

همانند سایر مطالعات، محققان برای دستیابی به تعادل مکانیکی مناسب، فشار گرما و زمان سفر، تفاوت‌ها را در زمان شتاب بررسی کردند. در حالت ایده آل، برنامه Breakthrough Starshot به دنبال ایجاد دستگاهی سبک وزن است که بتواند با نزدیک به 20 درصد سرعت نور حرکت کند. این سرعت برای سفر 4.2 سال نوری به سیستم پروکسیما قنطورس تنها در چند دهه کافی است.

  آپدیت iOS 15.5 در آستانه معرفی سیستم عامل iOS 16 منتشر شد

همچنین، فن‌آوری بادبان ممکن است هرگز نتواند یک مسافر انسانی را حمل کند، و حمل و نقل یک فرد بین ستاره‌ای همچنان موضوع داستان‌های علمی تخیلی است. اما می تواند نگاهی دقیق به سیستم های سیاره ای در طول زندگی انسان ارائه دهد.

هر دو مطالعه در مجله Nano Letters منتشر شد. آنها را در این لینک و این لینک ببینید.

دیدگاهتان را بنویسید