Свет может поднимать предметы и даже управлять их движением
Может быть, солнечные паруса, которые сегодня уже испытывают в космосе, получат и
«руль», который в будущем позволит космическим кораблям перемещаться в межзвездном
пространстве только за счет неиссякаемой энергии Солнца?
Фотоны — кванты света — создают световое давление, когда отражаются от объекта. Поэтому
солнечные паруса должны обладать уникальными отражательными способностями, чтобы давление
было максимальным. Но как ими управлять? А что, если фотоны будут не только отражаться от поверхности
материала, но и проходить сквозь него? Тогда угол, под которым свет падает на материал и выходит из
него, будет определять направление движение объекта, предположил Гровер Шварцлендер из Рочестерского
технологического института в Нью-Йорке (the Rochester Institute of Technology). Вместе с коллегами он создал
компьютерную модель «светового крыла», рассчитал его оптимальные характеристики и проверил свою работу
в лабораторных условиях. Объект полетел!
В работе, опубликованной в журнале Nature Photonics, ученые рассказывают о своих опытах с оптической
подъемной силой. Они изготовили стержень в несколько микрометров из прозрачного пластика. Плоский с
одной стороны и округлый с другой, он напоминает по форме крыло аэроплана. Они поместили стержень в
камеру с водой и освещали его снизу ультрафиолетовым лазерным светом. Как и было предсказано, стержень
не только поднимался, но, что более важно, двигался в направлении, перпендикулярном направлению лазерного света.
С симметричными микросферами такой фокус не получается. В случае аэродинамики, подъемная сила возникает
из-за формы крыла, будь то птица или Боинг: воздух под ним движется медленнее и при большем давлении, чем
над крылом. Оптическая подъемная сила создается внутри прозрачного объекта, так как свет проходит сквозь него
и преломляется. Во время эксперимента ученые получили рекордные оптические подъемные углы — около 60 градусов.
Если бы вы взлетали при таких условиях, ваш желудок точно бы оказался в пятках, замечает Шварцлендер.
Следующая задача — проверить подъемную силу света в воздухе, использовать материалы с различными коэффициентами
отражения и преломления и свет разных длин волн.
Шварцлендер утверждает, что движением солнечного паруса можно будет полностью управлять в 3D, если использовать
два поперечных набора полукруглых стержней. Правда, Дин Альхорн, ведущий инженер недавно запущенного эксперимента
НАСА (NanoSail-D solar sail experiment) считает, что солнечный свет слишком слабый, чтобы осуществить этот проект на практике.
