Ученые назвали главный нюанс в полетах к соседним звездам

Китайские ученые выявили физические ограничения для разгона космических зондов с помощью светового паруса, сообщается в исследовании Харбинского технологического института. Согласно расчетам, при движении на околосветовых скоростях эффективность передачи импульса от света к парусу резко падает, передает universetoday.com.

Свет воздействует на парус тремя способами: прямой передачей импульса фотонов, отражением и диффузным рассеянием (поглощение и переизлучение в произвольном направлении). Наибольший вклад дает прямой импульс, меньший — отражение, а рассеяние при достижении критической скорости превращается из движущей силы в тормозящую.

Кроме того, из-за эффекта Доплера для паруса на околосветовых скоростях толкающий свет смещается в красную область спектра, что снижает частоту излучения и ослабляет все механизмы тяги. При 75% скорости света диффузное рассеяние начинает тормозить парус, поскольку частицы света преимущественно рассеиваются вперед по направлению полета.

Таким образом, эффективный разгон возможен только на начальном этапе. Ученые приходят к выводу, что будущие световые паруса должны быть не простыми зеркальными пленками, а сложными фотонными структурами — метаматериалами или фотонными кристаллами, настроенными под определенные длины волн и режимы движения. Исследование пока не учитывает искривление пространства-времени и межзвездную пыль.