@ 2019.03.28 , 09:00

加理工学院设计出用激光操纵大型物体的技术

加利福尼亚理工学院的研究人员表示,他们已经找到了一种只用光线来漂浮和推动物体的方法——但目前,这项工作仍然是理论上的。

在《自然·光子学》刊发的论文中自述,他们希望这项技术可以用于“超轻型航天器的轨迹控制、甚至用于开发探索太空的激光推进式轻型帆船”。

这意味着航天器不再需要燃料——只需要从地球上向太空船发射功率强劲的激光。

加州理工学院的科学家发明出了一种可以在物体表面蚀刻复杂图案的纳米技术,而在航天器表面创建特定的纳米级结构是所谓的“光子悬浮和推进”系统的关键所在。

他们说,聚焦光速打在飞行器表面,精心设计的蚀刻图案沿着各个方向反射激光使物体“自稳定”,因为它受到扰动时可以产生恢复扭矩以使其保持在光束行进。

利用光束来操纵物体的想法早已有之,30年前,亚瑟·阿什金发明了光学镊子,并因此荣获了2018年的物理诺贝尔学奖。此后,人们一直尝试开发出利用强大激光来吸引或推开微观物体的科学仪器。

这类光学镊子的最大缺点是:它们只能在微观尺度上操纵细微的物体。

新研究的第一作者、博士后学者Ognjen Ilic用更加形象的方式描述了光学镊子的功能及其局限:“人们可以使用吹风机的稳定气流来悬浮乒乓球。”他说道。

“但如果乒乓球太大,或者距离吹风机太远,它就不会起作用。”

在该论文中,加州理工的研究人员认为,他们的光线操纵理论上可以应对任何大小的物体,从几微米的尘埃到庞大的宇宙飞船。

虽然这个理论在现实世界中尚未经过测试,但他们表示,如果它能够实现,人类就可以在短短20年内将太空飞船送往太阳系外最近的恒星系。

加州理工学院工程与应用科学系教授Harry Atwater说:“把这种技术当做新一代航天器的助推手段,是一种既大胆又有趣的应用方向。”

“目前,理论距离现实还很远,但我们正在检验其中的原理。”

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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