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

09:00, 24 Апр Принстонский университет создал робота без двигателей Будущее робототехники: термочувствительный материал заменил моторы и шестерёнки. Исследователи из Принстонского университета на ежегодной конференции...

Автодом рассекретил топ-5 причин масложора современных двигателей 20:00, 28 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...

11:35, 30 Июн Mobil tibbi briqadalar ucqar yaşayış məntəqələrində müayinələr aparmışlar. Tibb işçilərinin peşəkar hazırlığının artırılması məqsədilə seminarlar və praktik məşğələlər təşkil edilmişdir Bu mətn tamamilə bədii xarakter daşıyır və real hadisələri, şəxsləri, təşkilatları və ya bölgələri təsvir etmir. Mətn yalnız regional xəbərlər üslubu...

15:00, 14 Июл Татьяна Ким заявила, что управлять Wildberries ей помогает эмпатия 50-летняя глава Wildberries Татьяна Ким на выступлении в Мастерской управления "Сенеж" рассказала, что помогает ей руководить большим бизнесом. По сл...

11:51, 21 Апр Утилизация растворителей и лакокрасочных отходов в Москве Ликвидация ЛКМ: как избежать предписаний и закрыть вопрос с отходами В условиях жесткого надзора в Московском регионе жидкие промышленные отходы — э...

01:00, 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...

За рулем перечислил 4 причины отказа автобрендов от двигателей-миллионников 19:00, 23 Апр «За рулем» перечислил 4 причины отказа автобрендов от двигателей-миллионников Создать двигатель, способный без капремонта пройти миллион километров, технически несложно даже сегодня, однако автопроизводители сознательно отказал...

08:00, 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...

15:00, 22 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, 07 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...

19:00, 23 Апр «За рулем» перечислил четыре главных недостатка двигателей популярных кроссоверов Li Бензиновый мотор L2E15M используется в качестве «удлинителя запаса хода» на популярных в России моделях Li L6, L7, L8 и L9. Выяснилось, что этот сило...

20:00, 21 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...

12:00, 08 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...

01:00, 01 Июл 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...

20:00, 16 Апр В Сеченовском университете создают институт, чтобы учить управлять здоровьем В Сеченовском университете по решению ректора Петра Глыбочко создаётся Институт превентивной медицины. Он объединит исследования старения, новые мето...

03:00, 13 Июн General Motors создала инновационный алюминий для двигателей внутреннего сгорания, выдерживающий 350 °C Масса ДВС ниже на 15%, топливная экономичность выше на 10%Специалисты Окриджской национальной лаборатории (ORNL), входящей в структуру Министерства э...

10:00, 21 Май Китай подключает ИИ прямо к мозгу: нейроимпланты уже учатся говорить и управлять техникой Пока Neuralink Илона Маска готовится к масштабным испытаниям, китайские компании уже тестируют ИИ-импланты, позволяющие парализованным людям печатать...

04:00, 21 Апр Физики нашли способ управлять электронами без магнитов — через хиральные фононы Новый подход в орбитронике может ускорить электронику и снизить энергопотребление, отказавшись от сложных магнитных материаловУченые из Северной Каро...

20:00, 10 Июн United Airlines и Rolls-Royce поссорились из-за двигателей для Airbus A350 и контракта на 175 млн долларов Скотт Кёрби считает, что Rolls-Royce получает контракты на двигатели для больших самолетов не по причине качества, а из-за отсутствия конкуренцииМежд...

08:00, 22 Июн В ГАИ дали окончательный ответ пожилым водителям: вот до какого возраста разрешено управлять автомобилем фото Progorod58 Многие уверены, что после 70–75 лет водительские права могут аннулировать автоматически. На самом деле в России действует совсем друг...

19:00, 19 Июн Учёные научили ИИ управлять оптическими пинцетами: автономная система ускорила биофизические эксперименты в десятки раз Платформа SmartTrap впервые объединила машинное зрение, глубокое обучение и наноманипуляции, позволив полностью автоматизировать работу с отдельными ...

21:00, 21 Июл Авиация без керосина: ZeroAvia и Safran заключили союз по созданию водородно-электрических двигателей для самолетов будущего Совместная работа будет вестись над разработкой высокотемпературных топливных элементовАмериканская ZeroAvia и французский аэрокосмический концерн Sa...

22:00, 17 Май Xiaomi Smart Band 10 Pro создавали под iPhone? Браслет сможет синхронизироваться с Apple Health и управлять смартфоном Компания Xiaomi готовится к запуску Smart Band 10 Pro, а ключевой акцент в этом поколении сделан на совместимости с устройствами Apple.Браслет сможет...

20:00, 20 Май «Ростелеком» будет незаметно управлять миллионами роутеров по всей России — при помощи системы «Леший коннект» Ее планируют внести в реестр отечественного ПО«Ростелеком» подал заявку на включение в реестр отечественного ПО системы «Леший коннект» — платформы д...

17:00, 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...

00:00, 28 Май DARPA выделило $16,5 млн на управление тягой твердотопливных ракетных двигателей: Voyager Technologies расширяет работу по программе Burn n' Go Новый этап программы направлен на создание адаптируемых ракетных двигателей с возможностью управления тягой после производстваАгентство перспективных...

19:00, 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...

15:00, 08 Май Фигу о драке Вальверде и Тчуамени: «Произошедшее в «Реале» ненормально. Не думаю, что им нужен Моуринью – нужно управлять 25 эго, но там не работает модель «твердой руки» Экс-полузащитник «Реала» Луиш Фигу высказался о ситуации в команде. Вчера сообщалось, что Федерико Вальверде и Орельен Тчуамени подрались во время ко...

07:00, 22 Июл Ракета буквально «танцевала» из стороны в сторону: SpaceX рассказала о Falcon 9, который едва не был уничтожен, пережил замену всех двигателей и совершил еще 31 полет Он стал одним из самых успешных в истории компанииОбновлено: этот ускоритель завершил карьеру после 32 полетов.Вице-президент SpaceX по запускам Кико...

11:00, 26 Апр Hyundai поставит в США десятки двигателей мощностью по 27 200 л.с. каждый: Hyundai Heavy Industries подписала крупнейший контракт в истории Двигатели будут использоваться для энергоснабжения дата-центровHD Hyundai Heavy Industries подписала крупный контракт с Aperion Energy Group на поста...

06:00, 12 Май Стартовала финальная сборка сверхтяжелой ракеты SLS для миссии Artemis 3: основная ступень ракеты уже в сборочном корпусе, следующий этап — установка двигателей RS-25 Это модернизированные двигатели от программы Space ShuttleNASA продолжает подготовку миссии Artemis 3: основную ступень сверхтяжёлой ракеты Space Lau...