Po stovky let se lidé věnovali zkoumání záhad vesmíru. Pro dosažení mezihvězdné navigace však budou požadavky na energii pro kosmické lodě přísnější. Abychom mohli cestovat ke hvězdám vzdáleným desítky světelných let, potřebujeme nést spoustu paliva, ale to by znamenalo, že by byla kosmická loď příliš těžká.
Vzhledem k tomu, že existuje mnoho překážek pro přepravu paliva s sebou, je možné cestovat nalehko a jednoduše se vzdát paliva? Nyní existuje možnost připevnit hvězdnou loď na obří reflexní plachtu a nasvítit ji výkonným laserem. Hybnost fotonů posune kosmickou loď na zlomek rychlosti světla. Na paprsku může lehká plachetnice dosáhnout Proximy Centauri (Proxima Centauri je po Slunci nejbližší hvězda k Zemi, asi 4,2 světelného roku od nás) během několika desetiletí.
Co je lehká plachta? Lehká plachta, známá také jako sluneční plachta nebo fotonová plachta, je pohonný systém kosmické lodi, který jako pohon využívá světelný tlak slunečního světla. Lehké plachty využívají spíše světelný tlak slunečního světla než energii generovanou solární energií.
Světelná plachta je obří tenkovrstvá čočka o tloušťce pouhé jedné desetiny lidského vlasu. Dá se to chápat jako plachta ve věku objevů. Lehká plachta generuje lehký tlak přijímáním slunečního světla, čímž tlačí kosmickou loď k pohybu a zrychlení. Vzhledem k tomu, že radiační tlak slunečního světla je velmi malý, je třeba, aby světelná plachta podstoupila dlouhý proces urychlení, ale její výhodou je, že ji lze použít všude tam, kde je sluneční světlo nebo jiné světlo hvězd, takže může teoreticky provádět dlouhodobé mezihvězdné cestování.
Stále je však třeba vyřešit problémy stavby dostatečně velké a lehké lehké plachty a toho, jak ji plout vpřed. V současné době je technologie lehkých plachet stále ve stádiu teoretického výzkumu a její technické problémy jsou obrovské, protože i ty nejmenší problémy může být obtížné vyřešit v průběhu desetiletí světelných let.
Pokud jde o stabilitu laserem poháněných světelných plachet, nedávný článek diskutoval o tom, jak vyvážit světelnou plachtu na laserovém paprsku. Zatímco laser může být namířen přímo na hvězdu nebo na její umístění o desítky let později, světelná plachta může paprsek sledovat pouze tehdy, je-li dokonale vyvážena. Pokud je světelná plachta mírně nakloněna vzhledem k paprsku, odražené laserové světlo způsobí světelnou plachtu mírný boční tlak. Bez ohledu na to, jak malá je tato odchylka, bude se časem zvyšovat, což způsobí, že se trajektorie lehké plachty bude neustále odchylovat od cíle. Lehkou plachtu nikdy nedokážeme dokonale vyrovnat, takže potřebujeme nějaký způsob, jak opravit malé odchylky.
Tradiční rakety v podstatě využívají vnitřní gyroskopy ke stabilizaci rakety a využívají motor k dynamickému nastavení tahu pro obnovení rovnováhy. Ale gyroskopické systémy jsou příliš objemné pro mezihvězdné světelné plachty a úpravy paprsku by trvalo měsíce nebo roky, než by dosáhly světelné plachty, takže rychlé změny nejsou možné. Ale článek navrhuje použití radiačního triku zvaného Poynting. - Robertsonův efekt.
Poynting-Robertsonův jev označuje jev, že částice v meziplanetárním prostoru jsou vlečeny směrem ke Slunci a pohybují se kolem Slunce v důsledku interakce se slunečním zářením. Je způsobena absorpcí a emisí záření částicemi, proto se také nazývá účinek světelného tlaku, který způsobuje, že prachové částice pomalu padají do Slunce po spirální dráze. Intenzita tohoto efektu je úměrná lineární rychlosti prachu kolem Slunce a intenzitě slunečního záření.
Jak tedy použijeme Poynting-Robertsonův efekt, abychom udrželi náš detektor světelné plachty v kurzu? Za předpokladu, že paprsek je jednoduchá monochromatická rovinná vlna (skutečné lasery jsou složitější), autoři ukazují, jak jednoduchý systém dvou plachet může využít efekty relativního pohybu k udržení rovnováhy plavidla. Když plachta mírně odbočí z kurzu, vratná síla z paprsku ji zruší. To dokazuje, že koncept je proveditelný. Postupem času ale vstupují do hry i relativistické efekty. Předchozí výzkum bral v úvahu Dopplerův efekt relativního pohybu, ale tato studie ukazuje, že do hry vstupuje i relativistická verze chromatické aberace. Ve skutečných návrzích je třeba vzít v úvahu celou škálu relativistických efektů, což vyžaduje složité modelování a optické techniky. Světelné plachty se tedy stále zdají být možným způsobem, jak dosáhnout hvězd. Jen si musíme dávat pozor, abychom nepodcenili technické výzvy.
