Hail the Judge
Ta chơi xong không trả tiền, vậy đâu có gọi là bán
Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ California (Caltech) đã phát triển phương pháp đo lường màng mỏng của cánh buồm mặt trời (lightsail), chứng minh tính khả thi của ý tưởng du hành vũ trụ tương lai do Johannes Kepler hình dung cách đây hơn 400 năm.
Nghiên cứu của nhóm, đăng trên tạp chí Nature Photonics, mô tả một cánh buồm mặt trời mini trong môi trường phòng thí nghiệm. Các nhà nghiên cứu đã đo áp suất bức xạ từ tia laser lên cánh buồm, tiết lộ cách vật liệu phản ứng với tia laser. Kết quả này sẽ giúp phát triển cánh buồm mặt trời sẵn sàng cho vũ trụ - một trong những phương tiện đầy hứa hẹn nhất cho du hành giữa các vì sao, dựa trên nguồn năng lượng gần như vô tận: ánh sáng.
Harry Atwater, nhà vật lý tại Caltech và tác giả chính của bài báo, cho biết: "Có rất nhiều thách thức liên quan đến việc phát triển một màng có thể được sử dụng làm cánh buồm mặt trời. Nó cần chịu được nhiệt, giữ được hình dạng dưới áp suất và di chuyển ổn định dọc theo trục của chùm tia laser". Atwater nói thêm: "Chúng tôi muốn biết liệu chúng tôi có thể xác định lực tác dụng lên màng chỉ bằng cách đo chuyển động của nó hay không. Hóa ra là chúng tôi có thể".
Trong nghiên cứu, nhóm đã chiếu tia laser argon có bước sóng nhìn thấy được vào một cánh buồm mặt trời mini - chỉ rộng 40 micron x 40 micron - làm bằng silicon nitride, để quan sát cách nó rung lắc và phản ứng với nhiệt tạo ra từ laser. Nhóm đã đo chuyển động của cánh buồm ở thang picometer - xuống đến phần nghìn tỷ mét (3,4 feet).
Lior Michaeli, nhà vật lý tại Caltech và đồng tác giả nghiên cứu, cho biết: "Chúng tôi không chỉ tránh được các hiệu ứng làm nóng không mong muốn mà còn sử dụng những gì chúng tôi học được về hành vi của thiết bị để tạo ra một phương pháp mới để đo lực của ánh sáng".
Nhóm nghiên cứu đã báo cáo các phép đo chuyển động và xoay từ bên này sang bên kia của cánh buồm mặt trời, một khả năng quan trọng khi thiết bị này đẩy một phương tiện di chuyển trong không gian. Mặc dù không gian là chân không, nhưng vẫn có rất nhiều thứ trôi nổi xung quanh, từ thiên thạch cực nhỏ đến gió mặt trời. Các hiện tượng bên ngoài này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của cánh buồm mặt trời và gây nguy hiểm cho nhiệm vụ.
Cánh buồm mặt trời có thể là tương lai của du hành vũ trụ. Năm ngoái, Gizmodo đã trao giải Hội chợ Khoa học Gizmodo cho LightSail 2 của Planetary Society vì thử nghiệm tính khả thi của photon như một phương tiện đẩy vệ tinh. Cánh buồm rộng 32 mét vuông đã đẩy một tàu vũ trụ nhỏ trong hành trình 8 triệu km, bao gồm 18.000 quỹ đạo.
Năm 2016, nhóm Breakthrough Initiatives đề xuất một đội tàu vũ trụ chạy bằng cánh buồm mặt trời có thể được tăng tốc lên 20% tốc độ ánh sáng - rất, rất nhanh. Với tốc độ như vậy, tàu vũ trụ có thể đến Alpha Centauri, ngôi sao gần Trái Đất nhất ngoài Mặt Trời, chỉ trong vài thập kỷ. Sự ra đời của tàu vũ trụ chạy bằng cánh buồm mặt trời có thể giúp khoảng cách năm ánh sáng trở thành một rào cản ít vượt qua hơn cho du hành vũ trụ.
Mặc dù thí nghiệm gần đây được thực hiện trong phòng thí nghiệm, nhưng nó cung cấp một số bước nhỏ - nhưng quan trọng - hướng tới một cánh buồm ánh sáng chức năng có thể cung cấp năng lượng cho các chuyến đi dài vào vũ trụ.
Nghiên cứu của nhóm, đăng trên tạp chí Nature Photonics, mô tả một cánh buồm mặt trời mini trong môi trường phòng thí nghiệm. Các nhà nghiên cứu đã đo áp suất bức xạ từ tia laser lên cánh buồm, tiết lộ cách vật liệu phản ứng với tia laser. Kết quả này sẽ giúp phát triển cánh buồm mặt trời sẵn sàng cho vũ trụ - một trong những phương tiện đầy hứa hẹn nhất cho du hành giữa các vì sao, dựa trên nguồn năng lượng gần như vô tận: ánh sáng.
Harry Atwater, nhà vật lý tại Caltech và tác giả chính của bài báo, cho biết: "Có rất nhiều thách thức liên quan đến việc phát triển một màng có thể được sử dụng làm cánh buồm mặt trời. Nó cần chịu được nhiệt, giữ được hình dạng dưới áp suất và di chuyển ổn định dọc theo trục của chùm tia laser". Atwater nói thêm: "Chúng tôi muốn biết liệu chúng tôi có thể xác định lực tác dụng lên màng chỉ bằng cách đo chuyển động của nó hay không. Hóa ra là chúng tôi có thể".
Trong nghiên cứu, nhóm đã chiếu tia laser argon có bước sóng nhìn thấy được vào một cánh buồm mặt trời mini - chỉ rộng 40 micron x 40 micron - làm bằng silicon nitride, để quan sát cách nó rung lắc và phản ứng với nhiệt tạo ra từ laser. Nhóm đã đo chuyển động của cánh buồm ở thang picometer - xuống đến phần nghìn tỷ mét (3,4 feet).
Lior Michaeli, nhà vật lý tại Caltech và đồng tác giả nghiên cứu, cho biết: "Chúng tôi không chỉ tránh được các hiệu ứng làm nóng không mong muốn mà còn sử dụng những gì chúng tôi học được về hành vi của thiết bị để tạo ra một phương pháp mới để đo lực của ánh sáng".
Nhóm nghiên cứu đã báo cáo các phép đo chuyển động và xoay từ bên này sang bên kia của cánh buồm mặt trời, một khả năng quan trọng khi thiết bị này đẩy một phương tiện di chuyển trong không gian. Mặc dù không gian là chân không, nhưng vẫn có rất nhiều thứ trôi nổi xung quanh, từ thiên thạch cực nhỏ đến gió mặt trời. Các hiện tượng bên ngoài này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của cánh buồm mặt trời và gây nguy hiểm cho nhiệm vụ.
Cánh buồm mặt trời có thể là tương lai của du hành vũ trụ. Năm ngoái, Gizmodo đã trao giải Hội chợ Khoa học Gizmodo cho LightSail 2 của Planetary Society vì thử nghiệm tính khả thi của photon như một phương tiện đẩy vệ tinh. Cánh buồm rộng 32 mét vuông đã đẩy một tàu vũ trụ nhỏ trong hành trình 8 triệu km, bao gồm 18.000 quỹ đạo.
Năm 2016, nhóm Breakthrough Initiatives đề xuất một đội tàu vũ trụ chạy bằng cánh buồm mặt trời có thể được tăng tốc lên 20% tốc độ ánh sáng - rất, rất nhanh. Với tốc độ như vậy, tàu vũ trụ có thể đến Alpha Centauri, ngôi sao gần Trái Đất nhất ngoài Mặt Trời, chỉ trong vài thập kỷ. Sự ra đời của tàu vũ trụ chạy bằng cánh buồm mặt trời có thể giúp khoảng cách năm ánh sáng trở thành một rào cản ít vượt qua hơn cho du hành vũ trụ.
Mặc dù thí nghiệm gần đây được thực hiện trong phòng thí nghiệm, nhưng nó cung cấp một số bước nhỏ - nhưng quan trọng - hướng tới một cánh buồm ánh sáng chức năng có thể cung cấp năng lượng cho các chuyến đi dài vào vũ trụ.
