Метаповерхности позволили управлять световыми парусами без двигателей

Технология метафотонных сил позволяет парусу одновременно левитировать и менять курс без двигателей — и может масштабироваться до межзвёздных миссийИдея светового паруса — разгонять аппарат давлением света — давно рассматривается как один из немногих реалистичных путей к межзвёздным полётам. Но у классических схем есть фундаментальное ограничение: свет толкает преимущественно вперёд, а любое управление

курсом требует либо сложных механических систем, либо внешней перенастройки лазера.Команда инженеров-нанотехнологов, специалистов по фотонике и аэрокосмических инженеров из Техасского университета (Texas A&M University) и Северо-Восточного университета (Northeastern

University) предложила принципиально иной подход: управление движением «зашивается» прямо в поверхность паруса.Работу возглавил Шоуфэн Лань (Shoufeng Lan) — инженер на стыке механики, аэрокосмических систем и материаловедения. В проекте также участвовал профессор аэрокосмической инженерии Цзы Цзин Вонг (Zi Jing Wong), ранее связанный с исследованиями для межзвёздной инициативы Breakthrough

Starshot. Экспериментальная часть, включая создание структур и оптические измерения, выполнялась инженерами-исследователями, такими как Каушик Кудтаркар (Kaushik Kudtarkar). Проект поддержан Национальным научным фондом США и Сандийскими национальными лабораториями, что подчёркивает его прикладное

значение.Ключевой результат — демонстрация метафотонных сил. Это не просто давление света, а управляемая тяга, возникающая из-за изменения импульса фотонов при их прохождении через специально структурированную поверхность. Если обычный парус отражает свет и получает толчок вперёд, то здесь свет отклоняется под заданным углом —

и создаёт силу сразу в двух направлениях: вдоль поверхности и перпендикулярно ей.Так достигается главное: парус может менять траекторию без каких-либо подвижных элементов. Управление осуществляется не внешними системами, а геометрией самой поверхности.Физически это реализовано через фазовый градиент. Поверхность

формируется так, чтобы свет выходил с контролируемым сдвигом фазы, формируя «пилообразный» профиль. В результате направление преломления задаётся заранее, а изменение импульса фотонов создаёт компенсирующую силу — ту самую метафотонную тягу.Иллюстрация: Nano BananaПрактически «команда движения» записывается в массивы наностолбиков. Эти структуры высотой около 500 нм объединяются в суперячейки по 3–8 элементов. Изменяя радиус каждого столбика, инженеры управляют фазовой

задержкой света. Повторяющийся узор создаёт фазовый градиент, который определяет угол отклонения света и, соответственно, вектор тяги.Такую архитектуру можно рассматривать как «оптическое программное обеспечение»: вместо управления лазером изменяется сама поверхность. Достаточно скорректировать размеры

наноструктур — и объект будет двигаться быстрее или под другим углом.В эксперименте использовалась кремниевая метаповерхность на подложке из диоксида кремния толщиной около 100 нм с шагом структуры порядка 450 нм. Вторым решающим фактором стало смещение в ближний инфракрасный диапазон (длина волны около 1000 нм): на этой длине волны кремний поглощает менее 10% энергии. Это решает одну из главных проблем подобных систем — перегрев. В более

коротковолновых экспериментах (например, при 725 нм) наблюдалось интенсивное поглощение и даже образование микропузырьков.Кинематические измерения показали, что движение остаётся детерминированным: объект ускоряется с постоянным ускорением, при этом вертикальная составляющая примерно в 3,5 раза превышает горизонтальную. Для конфигурации с тремя элементами в суперячейке достигался угол преломления порядка 40° и

максимальная горизонтальная скорость около 7 мкм/с.Отдельно подчёркивается устойчивость: благодаря симметрии структуры и линейной поляризации света отсутствует вращательный момент. Сила прикладывается через центр масс, что исключает хаотичное вращение — одну из ключевых проблем оптических манипуляций.Авторы отмечают, что эффект масштабируем. Он определяется мощностью падающего света и свойствами метаповерхности, а не размером объекта. Это означает, что тот же

принцип может работать как для микроскопических систем в жидкой среде, так и для крупных световых парусов, предназначенных для космических миссий.Для перехода к реальным применениям потребуется решить ряд инженерных задач: провести испытания в вакууме, оценить устойчивость к радиации, оптимизировать теплоотвод и разработать технологии производства больших метаповерхностей. Однако сама демонстрация метафотонных сил и управляемого движения без перегрева

показывает, что световые паруса могут стать полноценной системой маневрирования в космосе.

Метаповерхности позволили управлять световыми парусами без двигателей

Сообщает www.ixbt.com

Новость из рубрики: Технологии и Hi-Tech

Поделиться новостью: Поделиться новостью в Facebook Поделиться новостью в Twittere Поделиться новостью в VK Поделиться новостью в Pinterest Поделиться новостью в Reddit

Топ Новости Недели

Электролиты с анионным мостиком позволили создать сверхстабильные цинковые батареи 06:00, 03 Май Электролиты с «анионным мостиком» позволили создать сверхстабильные цинковые батареи Новая структура электролита подавляет дендриты и повышает эффективность цинковых батарей до 99,99% — шаг к дешёвым и безопасным системам хранения эне...

00:00, 17 Июн 6-миллиметровая оптика может изменить солнечную астрономию — разработан компактный оптический компонент на основе метаповерхности Технология позволяет одновременно измерять поляризацию солнечного света и может упростить будущие космические телескопы, снизив их сложность и стоимо...

09:00, 30 Апр Удобно и небольно. Можно ли управлять диабетом без уколов Есть такая статистика. В России на одного выявленного пациента с диабетом второго типа приходится 2-3 человека с недиагностированным заболеванием. Уч...

18:00, 17 Июн Ученые научились управлять снами во время операции: вот как это работает Сны под наркозом станут менее пугающими для пациентов Операционная это последнее место, где человек ждет хорошего сна. Но новое исследование американ...

05:00, 23 Май OpenAI научила Codex управлять Mac даже с заблокированным экраном Компания OpenAI добавила в приложение Codex для macOS функцию Computer Use, которая позволяет ИИ-агенту взаимодействовать с программами на компьютере...

19:00, 06 Май Российские ученые научились управлять силой графеновых нанолент Ученые из Тамбовского государственного университета имени Г. Р. Державина установили, что свойства графеновых нанолент напрямую зависят от используем...

09:00, 05 Июн Cоздан нейроинтерфейс, позволяющий управлять компьютером без имплантации в мозг Специалисты из Университета Карнеги — Меллон 4 июня 2026 года объявили о завершении испытаний неинвазивного нейроинтерфейса, который позволяет парали...

06:00, 24 Апр Принстонский университет создал робота без двигателей Будущее робототехники: термочувствительный материал заменил моторы и шестерёнки. Исследователи из Принстонского университета на ежегодной конференции...

13:00, 26 Май Ресторанные системы автоматизации: как владельцу перестать управлять заведением вслепую Ресторан редко теряет деньги в одном месте. Обычно они уходят тонкой струйкой: здесь повар поздно увидел заказ, там официант переспросил модификатор,...

07:00, 10 Май Нейросеть научилась управлять роботизированной рукой, предугадывая желания человека Исследователи из Лаборатории автономных систем Массачусетского технологического института (MIT) (запрещена в РФ и является террористической) представ...

22:00, 30 Июн Отходы производства помогут управлять застыванием цемента, — разработка БелГУ Исследователи НИУ «БелГУ» совместно с коллегами из БГТУ им. Шухова предложили использовать отходы производства лимонной кислоты (цитрогипс) для регул...

06:00, 31 Май «Автодом» рассекретил топ-5 причин масложора современных двигателей Самые частые причины повышенного расхода моторного масла — потеря эластичности уплотнителей и износ цилиндро-поршневой группы. Об этом «Газете.Ru» ра...

01:00, 29 Май Названы основные причины масложора современных двигателей Автомобилисты нередко сталкиваются с ситуацией, когда двигатель начинает потреблять смазку гораздо активнее обычного. Причин у этого явления может бы...

03:00, 23 Июл Торсионный экзоскелет без двигателей и батарей для строителей снизит нагрузку на 80% В НИУ МГСУ создают экзоскелет для строителей, который должен облегчить переноску тяжестей до 80%. Устройство весит 8–12 кг, поднимает до 60 кг и не т...

14:00, 23 Май Autocar перечислили 10 лучших немецких автомобильных двигателей всех времен В список вошли моторы от первых конструкций конца XIX века до современных супермоторов, включая гоночные легенды и уникальные инженерные решения, соо...

16:00, 14 Июн Пентагон увеличил расходы на ракеты до рекордных $73 млрд, но столкнулся с дефицитом двигателей Производство твердотопливных ракетных двигателей остаётся главным узким местом американской оборонной отраслиАмериканская промышленность столкнулась ...

18:00, 26 Апр Россия вошла в четвёрку стран с полным циклом производства турбореактивных двигателей Президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук заявил, что Россия — одна из четырёх стран мира, наряду с США, Великобританией и Францией, спо...

20:00, 30 Июн Ждали у моря погоды, а дождь пришёл из лаборатории: российские учёные нашли способ управлять облаками Ученые из Института технической химии УрО РАН нашли способ укротить две стихии сразу: огонь в цехах и засуху в полях. На профильной конференции в Чел...

21:00, 27 Июн Он запросто выдерживает нагрев до 2400 °C: создан танталовый сплав для ракетных двигателей будущего И обшивки космических кораблейУченые из Сианьского университета Цзяотун разработали новый танталовый сплав, который сохраняет высокую прочность даже ...

12:00, 24 Май Ударные волны от 33 двигателей Raptor: SpaceX показала эффектное видео запуска Starship нового поколения Запуск в целом признан успешнымКомпания SpaceX продолжает выкладывать зрелищные материалы после запуска Starship в рамках двенадцатого тестового полё...

14:00, 18 Июл После замены двигателей SpaceX готовится к старту: Starship с 20 спутниками Starlink V3 должен взлететь уже 20 июля Срыв 16 июля был связан с аварийным прекращением работы двигателей Super HeavySpaceX перенесла запуск Starship Flight 13 на понедельник, 20 июля. Обн...

05:00, 02 Июл Гигантской фабрикой Tesla Terafab Илона Маска, куда переманивают с TSMC, будет управлять ветеран Intel с 18-летним стажем Гэри Цзян имеет огромный опытОгромная фабрика Tesla Terafab, при помощи которой Илон Маск планирует удовлетворить потребности в чипах для космическог...

02:00, 28 Май Китай встал в один ряд с США, Россией, Великобританией и Францией: в КНР освоили выпуск монокристаллического суперсплава DD6 для лопаток турбин реактивных двигателей Только пять стран в мире освоили технологию создания монокристаллических лопаток для авиадвигателейКитай заявил о полном освоении одной из самых слож...

17:00, 19 Июн Европа ускоряет запуск независимых спутниковых двигателей: австрийский стартап Gate Space получил €6,3 млн на фоне гонки за космический суверенитет Финансирование пойдёт на подготовку первого полёта химической двигательной системы и участие в миссиях по орбитальной дозаправке и обслуживанию спутн...