ยานอวกาศสามารถบินไปยังดาวฤกษ์ไกลโพ้นโดยใช้ใบเรือที่มีพื้นผิวคล้ายกับแผ่นซีดีและดีวีดีเพื่อช่วยให้พวกเขาอยู่ตรงกลางลำแสงเลเซอร์
จรวดธรรมดาที่ขับเคลื่อนด้วยปฏิกิริยาทางเคมีในปัจจุบันเป็นรูปแบบที่โดดเด่นของการขับเคลื่อนอวกาศ อย่างไรก็ตามพวกมันไม่มีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะไปถึงดาวดวงอื่นภายในชีวิตมนุษย์ ตัวอย่างเช่นแม้ว่า อัลฟาเซ็นทอรี เป็นระบบดาวที่อยู่ใกล้ที่สุดไปยังโลกมันยังคงอยู่ห่างออกไปประมาณ 4.37 ปีแสงเท่ากับ 25.6 ล้านล้านไมล์ (41.2 ล้านล้านกิโลเมตร) หรือมากกว่า 276,000 เท่าของระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ มันจะใช้ของนาซ่า ยานอวกาศรอบโลก 1ซึ่งเปิดตัวในปี 1977 และไปถึงอวกาศระหว่างดวงดาวในปี 2555 ประมาณ 75,000 ปีเพื่อไปให้ถึง Alpha Centauri ถ้าการสำรวจมุ่งหน้าไปในทิศทางที่ถูกต้อง (ซึ่งไม่ใช่)
ปัญหาที่เกิดขึ้นกับ thrusters ทั้งหมดที่ยานอวกาศในปัจจุบันใช้สำหรับการขับเคลื่อนคือจรวดที่พวกมันมีอยู่นั้นมีมวลมาก การเดินทางไกลต้องใช้จรวดจำนวนมากซึ่งทำให้ยานอวกาศมีน้ำหนักมากซึ่งในทางกลับกันต้องใช้จรวดมากขึ้นทำให้หนักขึ้นและอื่น ๆ ปัญหานั้นยิ่งแย่ลงเรื่อย ๆ ยานอวกาศก็ยิ่งใหญ่ขึ้น
การวิจัยก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่า "การแล่นเรือใบเบา" อาจเป็นหนึ่งในวิธีที่เป็นไปได้ทางเทคนิคเพียงวิธีเดียวในการตรวจสอบดาวอีกดวงหนึ่งในช่วงชีวิตของมนุษย์ ถึงแม้ว่าแสงจะไม่ได้รับแรงกดดันมากนักนักวิทยาศาสตร์แนะนำมานานแล้วว่าการใช้เพียงเล็กน้อยเท่านั้นอาจมีผลกระทบที่สำคัญ อันที่จริงการทดลองจำนวนมากแสดงให้เห็นว่า "เรือใบพลังงานแสงอาทิตย์" สามารถพึ่งพาแสงอาทิตย์สำหรับการขับเคลื่อนได้เนื่องจากมีกระจกส่องใหญ่และยานอวกาศที่มีน้ำหนักเบาเพียงพอ
ความคิดริเริ่ม Breakthrough Starshot ที่มีมูลค่า 100 ล้านเหรียญซึ่งได้มีการประกาศในปี 2559 มีแผนที่จะส่งยานอวกาศขนาดจิ๋วไปยัง Alpha Centauri ซึ่งแต่ละลำนั้นมีความบางเป็นพิเศษและมีลำแสงสะท้อนแสงที่เหลือเชื่อซึ่งขับเคลื่อนโดยเลเซอร์ที่ทรงพลังที่สุดที่เคยสร้างมา แผนดังกล่าวทำให้พวกเขาบินด้วยความเร็วแสงสูงถึง 20% ถึง Alpha Centauri ในเวลาประมาณ 20 ปี
ข้อกังวลอย่างหนึ่งของการใช้ลำเลเซอร์ด้วยเลเซอร์คือถ้าพวกมันลอยออกจากแนวเลเซอร์ลำแสงแรงขับซึ่งจะอยู่ที่นี่บนโลกอย่างน้อยก็ในตอนแรก แผนทำลายล้างของ Starshot - พวกเขาอาจเปลี่ยนเส้นทางจากเป้าหมายอย่างดุเดือด ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบและทดสอบใบเรือใหม่ที่หลักการสามารถรักษาตัวเองให้อยู่กึ่งกลางลำแสงเลเซอร์โดยอัตโนมัติในเวลาไม่กี่นาทีที่ต้องการทำให้ยานอวกาศยังคงอยู่บนเส้นทางสำหรับการเดินทางระหว่างอวกาศหรือระหว่างดวงดาว
เรือใบใหม่อาศัยโครงสร้างที่เรียกว่า การกระจายแสงรุ่นที่คุ้นเคยที่สุดซึ่งมีอยู่ในซีดีและดีวีดี การเลี้ยวเบนตะแกรง เป็นพื้นผิวที่ปกคลุมด้วยชุดของสันเขาที่มีระยะห่างสม่ำเสมอหรือร่องที่สามารถกระจายหรือกระจายแสงทำให้ความยาวคลื่นหรือสีต่าง ๆ ของแสงเดินทางไปในทิศทางที่ต่างกัน
การบันทึกบนซีดีหรือดีวีดีนั้นได้รับการเข้ารหัสในรูปแบบของหลุมขนาดเล็กที่มีความยาวต่างกันซึ่งวางเรียงกันเป็นแถวที่มีความกว้างเท่ากันและมีระยะทางเท่ากันและลำแสงเลเซอร์สามารถสแกนดิสก์เหล่านี้เพื่ออ่านข้อมูล แถวเหล่านี้ก่อให้เกิดการเลี้ยวเบนตะแกรงบนพื้นผิวกระจกของซีดีและดีวีดีที่สามารถแยกแสงสีขาวออกเป็นหลายสีที่ทำให้เกิดขึ้นทำให้เกิดรูปแบบรุ้งที่เราสามารถเห็นบนดิสก์เหล่านี้
"หากคุณเคยตรวจสอบการเล่นแสงที่สวยงามจากคอมแพคดิสก์คุณจะได้เห็นผลกระทบของการเลี้ยวเบน" ผู้เขียนอาวุโส Grover Swartzlander นักฟิสิกส์ศึกษาด้านทัศนศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีโรเชสเตอร์ในนิวยอร์กกล่าวกับ Space.com .
นักวิจัยได้สร้างใบเรือซึ่งประกอบด้วยสองสิ่งที่น่าสนใจซึ่งวางอยู่เคียงข้างกัน ตะแกรงแต่ละอันทำจากผลึกเหลวที่อยู่ในแนวเดียวกันซึ่งบรรจุอยู่ในแผ่นพลาสติก ผลึกเหลวที่คล้ายกันมักใช้ในจอแสดงผลอิเล็กทรอนิกส์ของหน้าจอวิดีโอและนาฬิกาดิจิตอล
การออกแบบเรือใบก่อนหน้านั้นทำตัวเหมือนกระจกที่สะท้อนลำแสงที่แหล่งกำเนิด ในการออกแบบใหม่ผลึกเหลวในตะแกรงกระจายแต่ละอันนั้นเบี่ยงเบนรังสีแสงเป็นมุมทำให้เกิดแรงที่ส่งใบเรือทั้งไปทางด้านหลังและด้านข้าง
ตะแกรงทางด้านซ้ายของเรือใบใหม่หันเหแสงไปทางขวาของลำแสงเลเซอร์ในขณะที่ตะแกรงทางด้านขวาเบี่ยงเบนแสงไปทางซ้าย หากใบเรือล่องลอยไปมาลำแสงเลเซอร์จะตกลงบนด้านใดด้านหนึ่งของใบเรือซึ่งจะผลักเรือให้กลับสู่ตำแหน่งพร้อมกับแสงที่ตกลงมาที่จุดศูนย์กลางของใบเรือ
ในการทดสอบการทดลองเรือนักวิทยาศาสตร์จะต้องตรวจจับด้วยกล้องจุลทรรศน์กำลังที่เกิดจากการตอบสนองต่อเลเซอร์ในขณะที่แยกกองกำลังเหล่านั้นออกจากสิ่งรบกวนเช่นการสั่นสะเทือนของอาคารหรือกระแสอากาศ
“ เรารู้สึกผิดหวังที่พบว่าการตรวจวัดของเราไม่น่าเชื่อถือหากพื้นลดลงจากน้ำหนักของคนตัวเล็ก” Swartzlander กล่าว "ในที่สุดเราพบตำแหน่งและวิธีการที่เพียงพอในการหลีกเลี่ยงการรบกวน"
นักวิจัยประสบความสำเร็จในการตรวจจับการแล่นเรือที่สร้างกองกำลัง re-centering ที่ผลักมันกลับไปในแนวเดียวกับลำแสงเลเซอร์
“ เป็นที่น่าพอใจอย่างมากเมื่อพบว่าผลการทดลองเห็นด้วยกับการทำนายเชิงทฤษฎีของเรา” Swartzlander กล่าว "ข้อตกลงนี้แสดงให้เห็นว่าเราสามารถออกแบบโครงสร้างการเลี้ยวเบนที่ซับซ้อนมากขึ้นสำหรับการแล่นของแสงซึ่งถูกขับเคลื่อนด้วยแสงอาทิตย์หรือลำแสงเลเซอร์"
ขณะนี้นักวิจัยกำลังทดลองกับใบเรือที่มีความสามารถเป็นศูนย์กลางหากพวกเขาล่องลอยไปในทิศทางใด ๆ "สิ่งที่น่าสนใจเหล่านี้อาจมีคุณสมบัติทางแสงคล้ายกับธรรมชาติของดิสก์คอมแพคดิสก์" Swartzlander กล่าว
ในอนาคตนักวิจัยแนะนำว่าใบเรือของพวกเขาสามารถทดสอบได้ที่สถานีอวกาศนานาชาติหรือบนดาวเทียมขนาดเล็กรอบโลก พวกเขามีรายละเอียด การค้นพบของพวกเขา ออนไลน์ 13 ธันวาคมในวารสาร Physical Review Letters
- แกลลอรี่: Visions of Interstellar Starship Travel
- เทคโนโลยีที่เหลือเชื่อ: การเดินทางในอวกาศและการสำรวจ
- 10 ดาวเคราะห์นอกระบบที่สามารถเป็นเจ้าภาพชีวิตคนต่างด้าว
