Weltweit erste Metajet-Antriebstechnologie könnte Missionen zum Alpha Centauri ermöglichen

Selbst mit den heute verfügbaren fortschrittlichsten Raketantriebstechnologien würde es Milliarden von Dollar und Hunderte von Tausend Jahren dauern, um zu unserem nächsten Sternsystem, Alpha Centauri, zu gelangen.

Die L Selbst mit den heute verfügbaren fortschrittlichsten Raketantriebstechnologien würde es Milliarden von Dollar und Hunderte von Tausend Jahren dauern, um zu unserem nächsten Sternsystem, Alpha Centauri, zu gelangen.

Die Lösung für dieses Problem könnte in Form von Lichtantrieb kommen.

Ein internationales Forschungsprojekt, Breakthrough Starshot, gab

Ein internationales Forschungsprojekt, Breakthrough Starshot, gab 2016 bekannt, dass es einen Lichtsegel-Sonde bauen würde, die Alpha Centauri innerhalb unserer Lebenszeit erreichen könnte.

Angetrieben von Millionen von Lasern, könnte sie nahe der Lichtgeschwindigkeit fliegen und unseren nächsten Stern in 20 Jahren erreichen.

Obwohl diese Initiative auf Finanzierungsprobleme stieß – trotz einer anfänglichen Unterstützung von 100 Millionen Dollar durch Mark Zuckerberg und andere – geht die Idee des Lichtantriebs nicht verloren. Nun hat ein Team von Wissenschaftlern der Texas A&M University einen neuen Ansatz für den Lichtantrieb demonstriert.

Ihr System kann Objekte ohne physischen

Ihr System kann Objekte ohne physischen Kontakt in mehreren Richtungen anheben und steuern.

Die Forscher glauben, dass es skalierbarer ist als andere Methoden und eines Tages eine Mission ermöglichen könnte, die der von Breakthrough Starshot vorgeschlagenen ähnelt.

„Metajet“-Experimente demonstrieren volle 3D-Manövrierfähigkeit Das Team stellte seine Arbeit in einem neuen Artikel mit dem Titel „Optical propulsion and levitation of metajets“ vor.

Darin erklärten sie, wie Mikrometer-Geräte namens

Darin erklärten sie, wie Mikrometer-Geräte namens „Metajets“ mithilfe von Laserstrahlen eine kontrollierte Bewegung erzeugen können.

Die Metajets des Teams bestehen aus Metasurfaces. Dies sind ultradünne Materialien, die mit winzigen Mustern geätzt sind.

In ähnlicher Weise wie eine Linse ermöglichen diese Formen es Wissenschaftlern, das Verhalten von Licht zu steuern, das von den Geräten abprallt.

Durch das sorgfältige Design dieser Strukturen

Durch das sorgfältige Design dieser Strukturen waren die Wissenschaftler in der Lage, den Impulstransfer von Licht auf ein Objekt zu steuern.

Dies ermöglichte es dem Objekt, sich zu bewegen und demonstrierte so eine neuartige Form der Lichtantriebs-Propulsion. In einer Pressemitteilung erklärte Dr.

Shoufeng Lan, Assistenzprofessor und Direktor des Lab for Advanced Nanophotonics, verglich den Effekt mit Tennisbällen, die von einem Tisch abprallen. Lan, der das Team leitete, sagte, das Licht verhalte sich wie ein Ball und übe eine kleine, aber messbare Kraft auf das Objekt aus.

Beeindruckend ist, dass die Metajets eine

Beeindruckend ist, dass die Metajets eine vollständige dreidimensionale Manövrierfähigkeit demonstrieren. Dies ist eine Fähigkeit, die in optischen Antriebssystemen noch nie zuvor erreicht wurde.

Das Team fertigte die Metasurfaces unter Einsatz von Nanoscale Precision an der Texas A&M AggieFab Nanofabrication Facility, unterstützt durch die Texas A&M Engineering Experiment Station (TEES). Sie testeten die Geräte, indem sie Experimente in einer Flüssumgebung durchführten, die die Auswirkungen der Schwerkraft ausgleichen half.

Die Verwirklichung von mit Licht angetriebenen Raumfahrzeugen Die Metajets unterscheiden sich von anderen Systemen in einem Schlüsselaspekt: Während andere Methoden Objekte durch die Formung des Lichts steuern, integriert dieser Ansatz die Steuerung direkt in das Material selbst.

Laut dem Team von Texas A&M

Laut dem Team von Texas A&M ermöglicht dies eine flexiblere Krafterzeugung und eine bessere Skalierbarkeit.

Es ist erwähnenswert, dass die Geräte des Teams nur Zehntel von Mikron groß sind, was bedeutet, dass sie kleiner sind als die Breite menschlicher Haare.

Da die von Metajets erzeugte Kraft jedoch von der Leistung des Lichts und nicht von der Größe des Geräts abhängt, glauben die Forscher, dass ihre Methode auch auf größere, nicht mikroskopische Systeme angewendet werden könnte. Eine künstlerische Darstellung der vorgeschlagenen Lichtsegel-Weltraumsonde der Breakthrough Starshot-Initiative.

Leistung und Energieausbeute

Quelle: Breakthrough Initiatives Selbstverständlich wird all dies weitgehend davon abhängen, ob genügend optische Leistung sowie die erforderliche Finanzierung bereitgestellt werden.

Im Fall von Breakthrough Starshot wurden die Bemühungen, die für die Lichtantriebstechnologien erforderlichen Geräte zu bauen, anscheinend aufgrund mangelnder Finanzierung pausiert.

Allerdings bewies die Mission LightSaill 2 der Planetary Society im Jahr 2019, dass treibstofffreier Lichtantrieb eine praktikable Form des Weltraumtransports für kleine Raumfahrzeuge ist. Das Team von Texas A&M verfolgt nun externe Finanzierung, um ihre Methode im Weltraum zu testen.

Wenn alles nach Plan verläuft, könnten sie eine skalierbare Alternative zu herkömmlichen Lichtantriebsmethoden bieten. Eine lange Reise steht bevor, aber ihre Arbeit könnte eines Tages eine noch längere Reise ermöglichen – eine epische 4,37 Lichtjahre Reise zu unserem Nachbarstern.