آلفا قنطورس ، نزدیکترین منظومه ستارهای به خورشید است که در فاصله تقریبی ۴٫۴ سال نوری از زمین قرار دارد و از سه ستاره تشکیل شده است. فاصلهی پهناور دهها تریلیون کیلومتری تا آنجا، فضای خالی و تاریک است و با فناوریهای فعلی پیشرانش موشکی، به صدها یا شاید هزاران سال زمان برای پیمودن نیاز دارد؛ سفری که عملاً فراتر از توان عمر انسان است.
راهکار عبور از این چالش بزرگ ممکن است در قلب یافتههای اخیر دانشمندان نهفته باشد. دانشمندان دانشگاه تگزاس ایاندام در مقالهای تازه از روشی هیجانانگیز پرده برداشتهاند که از پرتوهای لیزر برای رانش و هدایت اجسام از راه دور و بدون نیاز به کوچکترین تماس فیزیکی استفاده میکند.
محققان ادعا میکنند که لیزرها روزی میتوانند فضاپیماهای کامل را چنان شتاب دهند که زمان سفر به آلفا قنطورس به تنها ۲۰ سال کاهش یابد. هرچند دو دهه زمان کوتاهی بهنظر نمیرسد، در مقایسه با ایدهی «فضاپیماهای چندنسلی» که برای سفرهای هزارساله طراحی میشوند، ارتقایی بزرگ محسوب میشود.
با تامین قدرت نوری کافی، میتوان دستگاههای بسیار بزرگتر را از فواصل دور هدایت کرد
ایدهی پیشنهادی پژوهشگران به همان چیزی شباهت دارد که تقریباً یک دهه پیش در قالب برنامهی ناتمام «برکترو استارشات» معرفی شد. بااینحال، آن برنامه به دلیل چالشهای بسیار زیاد در سطح تئوری باقی ماند و هرگز به مرحلهی اجرا نرسید.
دانشمندان مطالعهی جدید، برای تحقیقات خود دستگاههایی در ابعاد میکرومتر به نام «متاجت» (Metajets) ساختهاند. متاجتها که ظرافتی کمتر از پهنای یک تار موی انسان دارند، به محض تابش نور لیزر شروع به حرکت میکنند.
ساختار متاجتها شامل «متاسطوح» یا الگوهای حکاکیشدهی بسیار پیچیدهای است که عملکرد نور را درست مانند یک لنز تغییر میدهند. این طراحی منحصربهفرد به پژوهشگران امکان میدهد تا متاجت را در هر سه بعد فضایی جابهجا کنند؛ دستاوردی که به گفتهی تیم پژوهش، برای نخستینبار در دنیا در چنین ابعادی به ثبت رسیده است.
شوفنگ لان، استادیار دانشگاه تگزاس ایاندام و نویسندهی مسئول پژوهش، این پدیده فیزیکی را به برخورد توپهای پینگپنگ به یک سطح تشبیه میکند. زمانی که نور از سطح بازتاب مییابد، میتواند تکانهی خود را به جسم منتقل کند. اگرچه فشار نور در نگاه اول ناچیز بهنظر میرسد، در محیط ریزگرانش فضا، همین اثرات کوچک و مداوم میتوانند به شتابگیریهای فوقالعاده منجر شوند.
پیشتر، آزمایشها روی بادبانهای خورشیدی ثابت کرده بودند که پرتوهای طبیعی خورشید قدرت کافی برای به حرکت درآوردن فضاپیماهای خاص را دارند. همچنین در ابتدای ماه جاری، دانشمندان آژانس فضایی اروپا (ESA) پیشنهاد دادند که میتوان از لیزر برای هدایت بادبانهای خورشیدی و حتی تنظیم موقعیت ماهوارهها با استفاده از «ایروژل گرافن» (مادهای فوقسبک و متخلخل) بهره برد.
دستاورد اخیر دانشمندان تگزاس، مفهوم پیشرانش نوری را به سطح جدیدی ارتقا داده و امکان «مانورپذیری کامل سهبعدی» را فراهم ساخته است. در متن مقاله تصریح شده است که این دستگاههای معلق به محض قرارگیری در معرض تابش پرتو، همزمان بهصورت عرضی جابهجا شده و بهصورت عمودی ارتفاع میگیرند؛ حرکتی که با متدهای متداول دستکاری نوری هرگز در دسترس نبود.
گسترش ایده نیز فراتر از آزمایشهای میکروسکوپی کاملاً امکانپذیر است، چراکه نیروی تولیدی مستقیماً به توان پرتو نور بستگی دارد و لزوماً به ابعاد خود دستگاه محدود نمیشود. به عبارت دیگر، با تامین قدرت نوری کافی، میتوان دستگاههای بسیار بزرگتر را از فواصل دور هدایت کرد. این مفهوم از میکرورباتها گرفته تا پروژههای عظیمی همچون بادبانهای نوری میانستارهای برای سفرهای فضایی را شامل میشود.
اما همچنان چالشهای متعددی در مسیر عملیاتی شدن این طرح باقی مانده است. محققان برای غلبه بر نیروی گرانش در آزمایشگاه، آزمایشهای خود را در محیطی مایع انجام دادند، اما اکنون امیدوارند با جذب سرمایههای خارجی، این فناوری را در محیط واقعی ریزگرانش در خارج از جو زمین آزمایش کنند.
پژوهش در نشریهی نیوتن منتشر شده است.
