Jedna z nejnovějších studií amerických vědců se věnuje myšlence využití světelné energie k pohonu kosmických lodí vybavených k tomu speciálně uzpůsobenými plachtami. Několikaletý výzkum naznačuje možný posun hranic možností stávajících vesmírných misí.
Sluneční plachetnice jsou konceptem, o kterém astronomové a astrofyzici uvažují už celá staletí. Představa lodi, které pro pohyb vesmírem stačí pouze solární energie, a nevyžaduje tedy k letu žádný jiný zdroj paliva, je pro vědce lákavá i dnes. S pokrokem současných technologií se sice úvahy o konstrukci takových plavidel postupně mění, základní princip však zůstává zachován. Slunce jako zdroj energie postupně nahrazují lasery, které jsou v tomto směru mnohem účinnější, nabízí mnohem rychlejší let, a v porovnání s kosmickými palivy jsou stále mnohonásobně levnější. Právě tento typ pohonu, označovaný také jako paprskové plachtění (z angl. beam sailing) se stává předmětem výzkumu posledních let.
Výsledek spolupráce Stephena Hawkinga a Marka Zuckerberga
Za novou studií publikovanou v časopise Nature Photonics stojí vědecký tým z Kalifornského technologického institutu (Caltech). Výzkum je součástí projektu Breakthrough Starshot, který byl zahájen v roce 2016 a jehož cílem je sestrojení sluneční plachetnice Starchip, která měla absolvovat testovací let k hvězdě Alfa Centauri. Na tomto projektu se mimo jiné podílel i slavný kosmolog Stephen Hawking či zakladatel společnosti Meta Mark Zuckerberg, který spolu s izraelským fyzikem a investorem Yurim Milnerem tvoří stávající radu představenstva iniciativy. Přestože se na sestrojení sluneční plachetnice již pracuje, podle Milnera by mohlo ke startu plavidla Starchip dojít někdy okolo roku 2036, tedy nejspíš za více než deset let.
Vědci však v mezičase rozhodně nezahálejí, a intenzivně pracují na zkoumání možností, jak sluneční plachetnici sestrojit a využít solární energii na maximum. Výše zmíněná studie se věnuje zatím teoretické konstrukci plachty tvořené tenkými membránami, které do pochybu uvádí lasery. Samotná membrána pak musí být vysoce teplovzdorná a musí být schopna si udržet svůj tvar.
Vědci jsou o krok blíže sestavení první funkční plachetnice
Za tímto účelem tedy v laboratořích Caltechu proběhla série simulací i praktických experimentů, v nichž výzkumníci pečlivě zkoumali vlastnosti materiálu, který by potenciálně mohl tyto sluneční plachty tvořit. Ideálním modelem se ukázal být čtverec o ploše 40 × 40 mikronů (mikrometrů) a tloušťce pouhých 50 nanometrů, který byl za pomoci čtyř provázků ukotven ke zdroji laserového světla. Po seřízení úhlů dopadu světla a výkonu samotného zdroje paprsku se vědcům skutečně podařilo sestrojit základní prototyp sluneční plachetnice s paprskovým pohonem.
Takto nějak by mohla vypadat solární plachetnice Starchip, jejíž vývoj již probíhá. Foto: Se souhlasem Breakthrough Iniciative
Zkonstruování skutečného kosmického plavidla je stále na míle daleko. Autoři studie však věří, že se jim podaří využít znalostí nanomateriálových i metamateriálových věd, a zařízení tak bude schopné nejen samotnému pohybu vpřed, ale i manévrování. Sluneční plachetnice by se tak mohly v blízké budoucnosti skutečně podívat do vesmíru, a otestovat tento pohon budoucnosti v praxi.
