Simtiem gadu cilvēki ir bijuši veltīti Visuma noslēpumu izpētei. Tomēr, lai panāktu starpzvaigžņu navigāciju, jaudas prasības kosmosa kuģiem būs stingrākas. Lai ceļotu uz zvaigznēm, kas atrodas desmitiem gaismas gadu attālumā, mums ir jāpārvadā daudz degvielas, taču tas padarītu kosmosa kuģi pārāk smagu.
Tā kā degvielas nēsāšanai līdzi ir daudz šķēršļu, vai ir iespējams ceļot viegli un vienkārši atteikties no degvielas? Tagad ir iespēja piestiprināt zvaigžņu kuģi milzu atstarojošai burai un apspīdēt to ar jaudīgu lāzeru. Fotonu impulss spiedīs kosmosa kuģi līdz gaismas ātruma daļai. Braucot pa staru, vieglās buras misija var sasniegt Proksimu Kentauri (Proxima Centauri ir Zemei tuvākā zvaigzne pēc saules, aptuveni 4,2 gaismas gadu attālumā no mums) dažu desmitgažu laikā.
Kas ir vieglā bura? Vieglā bura, kas pazīstama arī kā saules bura vai fotonu bura, ir kosmosa kuģa piedziņas sistēma, kas kā dzinējspēku izmanto saules gaismas vieglo spiedienu. Vieglās buras izmanto saules gaismas vieglo spiedienu, nevis saules enerģijas radīto enerģiju.
Vieglā bura ir milzu plānas plēves lēca, kuras biezums ir tikai viena desmitā daļa no cilvēka matiem. To var saprast kā buru atklājumu laikmetā. Vieglā bura rada vieglu spiedienu, saņemot saules gaismu, tādējādi spiežot kosmosa kuģi kustēties un paātrināties. Tā kā saules gaismas radiācijas spiediens ir ļoti mazs, vieglajai burai ir nepieciešams ilgs paātrinājuma process, taču tās priekšrocība ir tā, ka to var izmantot visur, kur ir saules gaisma vai cita zvaigžņu gaisma, tādējādi teorētiski tā var veikt ilgstošu starpzvaigžņu ceļojumu.
Tomēr joprojām ir jāatrisina problēmas, kas saistītas ar pietiekami lielas un vieglas vieglās buras uzbūvi un to, kā to burāt uz priekšu. Pašlaik vieglo buru tehnoloģija joprojām ir teorētiskās izpētes stadijā, un tās inženiertehniskie izaicinājumi ir milzīgi, jo pat vismazākās problēmas var būt grūti atrisināt vairāku gadu desmitu garumā.
Attiecībā uz ar lāzeru darbināmu gaismas buru stabilitāti nesen publicētajā rakstā tika apspriests, kā līdzsvarot gaismas buru lāzera starā. Lai gan lāzeru var vērst tieši uz zvaigzni vai zvaigznes atrašanās vietu gadu desmitiem vēlāk, vieglā bura var sekot staram tikai tad, ja tā ir perfekti līdzsvarota. Ja vieglā bura ir nedaudz sasvērta attiecībā pret staru, atstarotā lāzera gaisma dos vieglo buru sāniski. Neatkarīgi no tā, cik maza ir šī novirze, laika gaitā tā palielināsies, izraisot vieglās buras trajektorijas nepārtrauktu novirzi no mērķa. Mēs nekad nevaram perfekti izlīdzināt vieglu buru, tāpēc mums ir nepieciešams kāds veids, kā labot nelielas novirzes.
Tradicionālās raķetes pamatā izmanto iekšējos žiroskopus, lai stabilizētu raķeti, un izmanto dzinēju, lai dinamiski pielāgotu vilci, lai atjaunotu līdzsvaru. Taču žiroskopu sistēmas ir pārāk apjomīgas starpzvaigžņu vieglajām burām, un gaismas staru pielāgošanai būtu vajadzīgi mēneši vai gadi, lai sasniegtu vieglo buru, padarot neiespējamas ātras izmaiņas. Bet rakstā ir ierosināts izmantot radiācijas triku, ko sauc par Poynting. -Robertsona efekts.
Pointinga-Robertsona efekts attiecas uz parādību, ka daļiņas starpplanētu telpā tiek velkas pret sauli un pārvietojas ap sauli mijiedarbības ar saules starojumu dēļ. To izraisa daļiņu starojuma absorbcija un emisija, tāpēc to sauc arī par gaismas spiediena efektu, kas izraisa putekļu daļiņu lēnu nokrišanu saulē pa spirālveida orbītu. Šīs ietekmes intensitāte ir proporcionāla putekļu lineārajam ātrumam ap sauli un saules starojuma intensitātei.
Tātad, kā mēs izmantojam Pointinga-Robertsona efektu, lai saglabātu savu vieglo buru detektoru kursā? Pieņemot, ka stars ir vienkāršs monohromatisks plaknes vilnis (īstie lāzeri ir sarežģītāki), autori parāda, kā vienkārša divu buru sistēma var izmantot relatīvās kustības efektus, lai kuģis būtu līdzsvarots. Kad bura nedaudz novirzās no kursa, staru kūļa atjaunojošais spēks to dzēš. Tas pierāda, ka koncepcija ir īstenojama. Bet laika gaitā parādās arī relatīvistiski efekti. Iepriekšējos pētījumos ir ņemts vērā relatīvās kustības Doplera efekts, taču šis pētījums parāda, ka tiek izmantota arī hromatiskās aberācijas relativistiskā versija. Faktiskajos projektos ir jāņem vērā viss relatīvistisko efektu klāsts, kam nepieciešama sarežģīta modelēšana un optiskās metodes. Tāpēc šķiet, ka vieglās buras joprojām ir iespējams veids, kā sasniegt zvaigznes. Vienkārši mums ir jābūt uzmanīgiem, lai nenovērtētu par zemu inženiertehniskās problēmas.
