Že stotine let smo ljudje posvečeni raziskovanju skrivnosti vesolja. Da bi dosegli medzvezdno navigacijo, pa bodo zahteve glede moči za vesoljska plovila strožje. Za potovanje do zvezd, oddaljenih več deset svetlobnih let, potrebujemo veliko goriva, vendar bi bilo zaradi tega vesoljsko plovilo pretežko.
Ker obstaja veliko ovir pri nošenju goriva s seboj, ali je mogoče potovati brez težav in se gorivu preprosto odreči? Zdaj obstaja možnost, da zvezdno ladjo pritrdite na velikansko odsevno jadro in jo osvetlite z močnim laserjem. Zagon fotonov bo potisnil vesoljsko plovilo na delček svetlobne hitrosti. Z vožnjo po žarku lahko misija lahkega jadra doseže Proksimo Kentavra (Proksima Kentavra je Zemlji najbližja zvezda za soncem, približno 4,2 svetlobne leta stran od nas) v nekaj desetletjih.
Kaj je svetlobno jadro? Svetlobno jadro, znano tudi kot sončno jadro ali fotonsko jadro, je pogonski sistem vesoljskega plovila, ki za pogon uporablja svetlobni pritisk sončne svetlobe. Svetlobna jadra uporabljajo svetlobni pritisk sončne svetlobe namesto energije, ki jo ustvari sončna energija.
Svetlobno jadro je ogromna tankoslojna leča z debelino le ene desetine človeškega lasu. Lahko ga razumemo kot jadro v dobi odkritij. Svetlobno jadro ustvarja svetlobni pritisk s sprejemanjem sončne svetlobe, s čimer potiska vesoljsko plovilo, da se premakne in pospeši. Ker je sevalni tlak sončne svetlobe zelo majhen, mora svetlobno jadro opraviti dolg proces pospeševanja, vendar je njegova prednost v tem, da ga je mogoče uporabiti povsod, kjer je sončna svetloba ali druga svetloba zvezd, tako da lahko teoretično izvaja dolgoročno medzvezdno potovanje.
Rešiti pa je treba še težave pri izdelavi dovolj velikega in lahkega lahkega jadra in kako z njim pluti naprej. Trenutno je tehnologija lahkih jader še vedno v fazi teoretičnih raziskav in njeni inženirski izzivi so ogromni, saj je celo najmanjše težave težko rešiti v desetletjih svetlobnih let.
V zvezi s stabilnostjo svetlobnih jader na laserski pogon je nedavni članek razpravljal o tem, kako uravnotežiti svetlobno jadro na laserskem žarku. Medtem ko lahko laser usmerimo neposredno v zvezdo ali lokacijo zvezde desetletja pozneje, lahko svetlobno jadro sledi žarku le, če je popolnoma uravnoteženo. Če je svetlobno jadro rahlo nagnjeno glede na žarek, bo odbita laserska svetloba svetlobno jadro rahlo bočno potisnila. Ne glede na to, kako majhno je to odstopanje, se bo sčasoma povečalo, kar bo povzročilo nenehno odstopanje poti lahkega jadra od cilja. Nikoli ne moremo popolnoma poravnati lahkega jadra, zato potrebujemo način za popravljanje majhnih odstopanj.
Tradicionalne rakete v bistvu uporabljajo notranje giroskope za stabilizacijo rakete in uporabo motorja za dinamično prilagajanje potiska za ponovno vzpostavitev ravnotežja. Toda žiroskopski sistemi so preveč zajetni za medzvezdna svetlobna jadra in prilagajanje snopa bi trajalo mesece ali leta, da bi dosegli svetlobno jadro, zaradi česar so hitre spremembe nemogoče. Toda članek predlaga uporabo trika s sevanjem, imenovanega Poynting. -Robertsonov učinek.
Poynting-Robertsonov učinek se nanaša na pojav, da se delci v medplanetarnem prostoru vlečejo proti soncu in se gibljejo okoli sonca zaradi interakcije s sončnim sevanjem. Povzroča ga absorpcija in oddajanje sevanja delcev, zato ga imenujemo tudi učinek svetlobnega pritiska, ki povzroči, da prašni delci počasi padajo v sonce po spiralni orbiti. Intenzivnost tega učinka je sorazmerna z linearno hitrostjo prahu okoli sonca in z intenzivnostjo sončnega sevanja.
Torej, kako uporabimo Poynting-Robertsonov učinek, da naš detektor lahkih jader ostane na tečaju? S predpostavko, da je žarek preprost monokromatski ravninski val (pravi laserji so bolj zapleteni), avtorji pokažejo, kako lahko preprost sistem z dvema jadroma uporabi učinke relativnega gibanja, da ohranja plovilo uravnoteženo. Ko jadro nekoliko zavije s smeri, ga obnovitvena sila snopa izniči. To dokazuje, da je koncept izvedljiv. Toda sčasoma pridejo v poštev tudi relativistični učinki. Prejšnje raziskave so upoštevale Dopplerjev učinek relativnega gibanja, vendar ta študija kaže, da pride v poštev tudi relativistična različica kromatske aberacije. Pri dejanskih načrtih je treba upoštevati celoten obseg relativističnih učinkov, kar zahteva zapleteno modeliranje in optične tehnike. Svetlobna jadra se torej še vedno zdijo možna pot do zvezd. Paziti moramo le, da ne podcenjujemo inženirskih izzivov.
