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纳米光子光帆可以以相对论的速度行进

2018-09-07 06:04:30 网络整理 阅读:67 评论:0

纳米光子光帆可以以相对论的速度行进

光帆需要多频带功能:近红外范围内的高反射率用于推进,而高红外范围内的高发射率用于冷却

在不远的将来的某一天,纳米光子光帆有望以大约20%的光速(或60000公里/秒)的速度遨游太空,这种装置不是由燃料驱动,而是由地球上大功率的激光辐射压力驱动。

以这种相对论的速度飞行,激光动力的光帆可以在大约20年内到达我们最近的邻近恒星(太阳除外),比如半人马座阿尔法星,或最近的已知潜在可居住行星Proxima Centauri b。 这两个物体距离我们只有四个光年。

设计纳米光子光帆是一项重大的工程挑战,它需要相互冲突的两个功能:一个理想的轻帆应该有几米宽,机械强度足以承受强烈的辐射压力 ,但另外一方面,纳米光子光帆仅仅100纳米左右厚,重量只有几克。

根据麦克斯韦方程式,光具有动量,因此可以对物体施加压力。 然而,纳米光子光帆并不是简单地被辐射压力推动,就像帆被风推动一样。 相反,推动力量来自反射辐射的轻帆。 因此,这种纳米光子光帆最理想的状态应该反射激光束的近红外光谱中的大部分辐射,同时发射中红外范围内的辐射以进行有效的辐射冷却。

在最新一期《纳米快报》发表的研究报告中,加州理工学院的研究人员Ognjen Ilic, Cora Went和Harry Atwater表示,纳米光子结构可能满足这种严格材料要求。

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