Praktik olaraq qısa müddət ərzində başqa bir ulduza çatmaq üçün kimyəvi raketlərdən daha bacarıqlı bir şey tələb olunacaq. Aparıcı ideyalardan biri işıqla itələnə bilən böyük əks etdirici quruluş olan günəş yelkənidir. Əgər belə bir yelkənə son dərəcə güclü lazerlər yönəldilsə, onlar onu mövcud hərəkətverici sistemlərin əldə edə biləcəyindən daha yüksək sürətlərə çatdıra bilərlər.

Lakin işıqlı yelkən işıq sürətinin əhəmiyyətli bir hissəsi ilə hərəkət etməyə başladıqdan sonra gözlənilməz bir problem yarana bilər. Harbin Texnologiya İnstitutundan Çao Şen və Jiaze Li tərəfindən arXiv haqqında dərc edilmiş yeni bir məqaləyə görə, yelkəni hərəkətə gətirmək üçün istifadə edilən eyni işıq nəticədə sürükləmə effekti yarada bilər.

İşıq Günəş Yelkənini Necə İtələyir

Tədqiqatçılar fotonların günəş yelkəninə dəyməsi nəticəsində yaranan qüvvələri üç kateqoriyaya ayırırlar.

Ən güclü töhfə düşən işığdan (fotonların yelkənə dəyən xam impulsu) gəlir. Növbəti töhfə güzgü əks olunmasıdır (fotonlar yelkəndən mükəmməl şəkildə sıçradıqda yaranan impuls). Ən zəif töhfə diffuz səpələnmədən (yelkən tərəfindən udulduqdan sonra təsadüfi istiqamətlərdə yenidən şüalanan fotonların impulsu) gəlir.

Nisbətən aşağı sürətlərdə bütün bu təsirlər yelkəni irəli itələməyə kömək edir. Kosmik gəmi nisbi sürətlərə çatdıqdan sonra vəziyyət daha da mürəkkəbləşir.

Doppler effekti itələməni zəiflədir

Yelkən lazer mənbəyindən uzaqlaşdıqca, ona çatan işıq getdikcə daha güclü Doppler sürüşməsinə məruz qalır. Daxil olan işığın tezliyi azalır və bu da hər üç komponentin yaratdığı itələmə miqdarını azaldır.

Nəticədə, davamlı sürətlənmə getdikcə daha az səmərəli olur. Yelkən nə qədər sürətli hərəkət edirsə, lazerin sürətini artırmağa davam etməsi bir o qədər çətinləşir.

İşıq yelkəni işıq sürətinin təxminən 75%-nə çatdıqda vəziyyət daha da kəskin şəkildə dəyişir.

Səpələnmiş İşıq Sürükləmə Yaratmağa Başladıqda

Bu sürətlə nisbi işıq aberrasiyası əhəmiyyətli hala gəlir. Yer üzündə hərəkətsiz bir müşahidəçinin baxış bucağından, dağınıq şəkildə səpələnmiş işıq yelkən hərəkət etdiyi istiqamətə doğru irəliləməyə başlayır.

Hər bir hərəkətin bərabər və əks reaksiyası olduğundan, irəli yönəlmiş şüalanma əks istiqamətdə bir qüvvə yaradır. Bu o deməkdir ki, diffuz səpələnmə (etiraf etmək lazımdır ki, üç qüvvənin ən zəifi) yelkən işıq sürətinin təxminən 75%-ni keçdikdən sonra sürüklənmə kimi təsir göstərməyə başlayır.

Lazer hələ də yelkəni ümumilikdə irəli itələyir, buna görə də ümumi qüvvə mənfi olmur. Lakin, hərəkətverici sistemin səmərəliliyi əhəmiyyətli dərəcədə azalır.

Əsl Günəş Yelkənləri Daha Çox Çətinliklərlə Üzləşəcək

Tədqiqat xüsusilə radiasiya dinamikasına yönəlib. Buraya ulduzlararası qaz və ya tozdan toqquşmalar və sürüklənmə kimi qeyri-radiasiya təsirləri daxil deyil.

Həmçinin, həqiqi yelkən materiallarının istilik limitlərini də nəzərə almır. Son dərəcə güclü lazer şüasına məruz qalan yelkən potensial olaraq həddindən artıq isinə və ya hətta əriyə bilər.

Sadəlik üçün tədqiqatçılar işıq yelkənini ideal güzgü kimi modelləşdirirlər. Əsl kosmik gəmi, ehtimal ki, daha mürəkkəb materiallardan istifadə edəcək.

Mühəndislər artıq müəyyən lazer dalğa uzunluqları üçün hazırlanmış qabaqcıl metamaterialları və fotonik kristalları araşdırırlar. Prinsipcə, bu materiallar hətta tədqiqatda təsvir edilən aberrasiya effektlərindən də yararlana bilər. Onlar işıq yelkəninin avtomatik olaraq istiqamətini düzəltməsinə və trayektoriyasını sabitləşdirməsinə kömək edə bilər ki, o, lazer şüasının mərkəzində qalsın.

Ulduzlararası Uçuşa Uzun Yol

Tamamilə işləyən ulduzlararası günəş yelkəni hələ də reallığa çevrilməkdən çox uzaqdır. Ulduzlararası məsafələrə səyahət etmək, məqalədə sadələşdirilən fəza-zamanın əyriliyi də daxil olmaqla bir çox əlavə çətinliklər yaradır.

Buna baxmayaraq, bu yüksək sürətli effektləri anlamaq, bu cür kosmik gəmilərin nəticədə necə işləyə biləcəyini müəyyən etmək üçün vacib bir hissədir. Əgər bəşəriyyət bir gün başqa bir ulduza bir zond göndərərsə, mühəndislər onun səyahətinə təsir edə biləcək hər bir qüvvəni ətraflı şəkildə anlamalıdırlar.