激光器驱动电源(激光驱动光源)
因此,航海似乎仍然是一种可能到达星星的方式。我们必须小心不要忽视工程挑战。
这种效应在20世纪初首次被研究,它是由物体和光源之间的相对运动引起的。例如,围绕太阳运行的尘埃粒子看到的光线稍微向前倾斜,因为它们在阳光中运动。那一小部分向前的光可以让小行星慢一点。随着时间的推移,这种效应将导致尘埃漂移到太阳系中。
在本文中,作者考虑了一个二维模型,以了解如何使用坡印亭-罗伯逊效应使我们的光学帆探测器保持在正确的轨道上。为了简单起见,他们假设光束是简单的单色平面波。真实的激光器更复杂,但这种假设对于概念验证是合理的。然后,他们展示了一个简单的双帆系统如何利用相对运动的影响来保持航天器的平衡。当帆稍微偏离航线时,来自横梁的恢复力会抵消它。这证明这个概念是可行的。
然而,笔者注意到,随着时间的推移,相对论的影响开始发挥作用。早期的研究已经考虑了相对运动的多普勒效应,但这项研究表明相对论版本的色差也将发挥作用。在实际设计中需要考虑完全相对论效应,这需要复杂的建模和光学。
这方面的一个例子可以在最近的arXiv预印本论文中看到。它侧重于如何在激光束上平衡船帆。尽管激光可以在几十年后直接瞄准恒星或目标,但风帆只有在完全平衡时才会跟随光束。
如果船帆相对于光束稍微倾斜,反射的激光就会给船帆轻微的侧向推力。无论这种偏离有多小,它都会随着时间的推移而增加,导致其路径永远偏离目标。我们永远不可能完美地对准船帆,所以我们需要一些方法来纠正小的偏差。
对于传统火箭来说,这可以通过内部陀螺仪和发动机来稳定火箭来实现,发动机可以动态调整推力以恢复平衡。但是陀螺仪系统对于星际帆来说太重了,光束调整需要几个月或几年才能到达帆,这使得不可能快速改变。因此,作者建议使用一种称为坡印廷-罗伯逊效应的辐射技术。
光子脉冲将推动星际飞船达到光速的一小部分。有了光束,light sail任务可以在几十年内到达比邻星。尽管这个想法很简单,但工程挑战是巨大的,因为跨越几十年和几光年,即使是最小的问题也可能难以解决。