Для космических перелетов всегда требовалось топливо: чтобы добраться до пункта назначения, космический корабль расходует его, выбрасывает и рассчитывает на достаточное количество для обратного пути. Но недавний эксперимент, проведенный Европейским космическим агентством (ESA), демонстрирует, что перспективы для межпланетных путешествий могут заключаться в полном отказе от топлива и представлять собой нечто вроде космического бильярда, использующего световые лучи.
Ученые из Европейского космического агентства (ESA), Свободного университета Брюсселя (Бельгия) и Университета Халифы (ОАЭ) показали, что графеновые аэрогели с крайне низкой плотностью способны перемещаться под воздействием лазерного излучения в условиях микрогравитации. Как отметил инженер ESA Уго Лафон, это может привести к созданию систем движения, не требующих топлива, что позволит существенно сократить расход топлива и необходимое оборудование.
В рамках эксперимента, результаты которого были обнародованы 31 марта, исследователи использовали параболический самолет для создания условий невесомости. В вакуумной камере находились три небольших кубика, изготовленных из графенового аэрогеля. Во время микрогравитации ученые направили на них постоянный лазерный луч, что привело к их стремительному ускорению. Высокоскоростная аппаратура зафиксировала, что процесс занял всего 30 миллисекунд. Марко Браибанти из ESA подчеркнул, что аэрогели испытали значительное ускорение за чрезвычайно короткий промежуток времени.
Графеновые аэрогели отличаются крайне малым весом, но при этом демонстрируют прочность, сопоставимую со стальной. На нашей планете этот эффект сложно заметить из-за значительного гравитационного воздействия, однако в условиях космоса даже незначительное воздействие фотона может служить движущей силой. Ученые выявили два ключевых момента: световой поток непосредственно преобразуется в поступательное движение, а его интенсивность выступает в роли регулятора скорости. Увеличение мощности лазера приводит к росту ускорения.
В настоящее время работа спутников зависит от запаса топлива, необходимого для ориентации. По мере исчерпания этого ресурса аппарат превращается в космический мусор. В перспективе графен может найти применение в управлении солнечными парусами и корректировке положения спутников, что исключит потребность в топливе. Такая технология позволит снизить вес конструкции, увеличить продолжительность миссий и высвободить полезное пространство для научного оборудования.
Результаты в журнале Advanced Science.