Istraživači sa Sveučilišta Texas A&M pokazali su da se sićušni posebno oblikovani objekti mogu podizati i precizno usmjeravati samo pomoću laserskog svjetla. Riječ je o laboratorijskom pokusu na mikronskoj skali, ali rezultat je važan jer pokazuje da se potisak može stvarati i kontrolirati bez goriva i bez mehaničkog kontakta. Autori smatraju da bi ista fizika, uz dovoljno snažne izvore svjetla, jednog dana mogla imati i mnogo ambicioznije primjene.
Put do sustava Alfa Centauri današnjom raketnom tehnologijom trajao bi stotinama tisuća godina. Upravo zato svaka ozbiljna ideja o drukčijem pogonu privlači pažnju, osobito kad se prvi put pokaže da radi izvan teorije.
Tim sa Sveučilišta Texas A&M sada je demonstrirao upravo to. U radu objavljenom u časopisu Newton opisali su mikronske strukture koje nazivaju “metajets“, a koje se pod djelovanjem lasera mogu podići i usmjeravati u više smjerova. Prema navodima autora, to je prvi prikaz pune trodimenzionalne upravljivosti u sustavu optičkog pogona ove vrste.
Iza rada stoji skupina koju vodi dr. Shoufeng Lan, docent i voditelj Laboratorija za naprednu nanofotoniku. U središtu njihova pristupa nije klasičan motor, nego prijenos količine gibanja sa svjetla na objekt. Kada se svjetlost odbija od površine, ona na nju prenosi vrlo malu silu. Ta je sila slaba, ali nije zanemariva, i upravo na njoj počiva cijeli eksperiment.
Nije presudan samo laser, nego i način na koji je građen objekt
To istraživanje ne oslanja se na ideju da se sve rješava oblikovanjem same svjetlosne zrake. Ključ je u materijalu.
Metajeti su izrađeni od metasustava, ultratankih površina s nanostrukturama koje vrlo precizno određuju kako će se svjetlo raspršiti, odbiti ili preusmjeriti.
Za razliku od drugih pristupa, ovdje se ponašanje objekta ne određuje samo svjetlom, nego i njegovom posebno projektiranom površinom.
Upravo tu autori vide prednost svojega pristupa. Kažu da takva arhitektura omogućuje fleksibilnije stvaranje sila i otvara prostor za lakše širenje koncepta na veće sustave. Poanta njihova argumenta nije da je letjelica već tu, nego da fizikalno načelo ne mora ostati ograničeno na mikroskopske strukture.
Istraživači ističu da presudna nije veličina uređaja, nego snaga laserske svjetlosti. Upravo zato drže da se ista fizika ne mora zaustaviti na mikroskopskim pokusima u laboratoriju. U toj perspektivi vraća se i stara ideja svjetlosnog pogona: mogućnost da se do sustava Alfa Centauri jednoga dana ne putuje stotinama tisuća godina, nego u svega dvadesetak.
Današnji uređaji su manji od vlasi kose, ali izrada traži krajnju preciznost
Važno je zadržati mjeru. Današnji metajeti nisu nikakvi prototipovi budućih međuplanetarnih letjelica, nego mikroskopske strukture velike tek nekoliko desetaka mikrona, manje od širine ljudske vlasi.
Važan je i način na koji su ti mikrouređaji izrađeni. Svaki detalj metasustava, od oblika i orijentacije do rasporeda pojedinih elemenata, morao je biti izveden s preciznošću na nanometarskoj razini. Uređaji su nastali u pogonu AggieFab na Sveučilištu Texas A&M, uz potporu ustanove Texas A&M Engineering Experiment Station i samog sveučilišta.
Pokusi pritom nisu izvedeni ni u svemiru ni u vakuumu, nego u tekućem mediju koji je istraživačima omogućio da ublaže učinak gravitacije i jasnije prate gibanje tih sićušnih objekata. To ne umanjuje vrijednost rezultata, ali jasno pokazuje gdje se istraživanje trenutačno nalazi: još uvijek je riječ o temeljnoj eksperimentalnoj potvrdi koncepta.
Lanov tim sada želi prijeći na sljedeću fazu i ispitati kako se sustav ponaša u uvjetima mikrogravitacije. Za to traže vanjsko financiranje.
To bi bio važan korak dalje. Laboratorijski pokus može pokazati da se objekt doista može pokrenuti i usmjeravati svjetlom, ali tek će ispitivanja u uvjetima mikrogravitacije pokazati koliko je takav pristup stvarno primjenjiv izvan kontroliranog okruženja. Upravo bi takvi pokusi trebali dati jasniju sliku o tome koliko ova tehnologija uopće ima dosega za buduće svemirske sustave.
Autori svoj rezultat smještaju u širi međunarodni kontekst. Srodna istraživanja već dolaze iz Europe, a u Sjedinjenim Državama optičkim pogonom bave se i istraživačke skupine na Kalifornijskom tehnološkom institutu te na Tehnološkom institutu u Rochesteru. Lan pritom ističe da doprinos njihove ekipe nije samo u tome što su sustav eksperimentalno pokazali, nego i u nastojanju da preciznije opišu fizikalna načela po kojima svjetlo stvara silu i pretvara je u upravljivo gibanje.
Ovo istraživanje još ne donosi novu letjelicu, ali pokazuje nešto jednako važno: da svjetlosni pogon više nije samo teorijska ideja. Barem na mikroskopskoj razini, sada postoji i eksperimentalna potvrda da takav pristup može funkcionirati.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
