超薄“光帆”有助太空旅行

    在廣袤無垠的宇宙中，人類探索未知的腳步從未停止，科學家們一直在尋找能夠加快太空旅行速度的方法。美國布朗大學和荷蘭代爾夫特理工大學科學家日前發佈消息稱，通過將超薄、高反射材料與人工智能(AI)優化的納米級設計相結合，研製出一種反射能力極強的新一代超薄“光帆”。這種由激光輻射壓力推進的反射器，有望實現高速太空旅行。

    科學家指出，“光帆”是一種纖薄的反光板，它利用光的壓力來推動自身前進，類似於風推動帆船的方式。與傳統推進系統相比，“光帆”可顯著降低將航天器送往附近恆星的旅行時間，甚至有可能將旅行時間從數千年縮短到幾十年。團隊最新研製出的“光帆”的特別之處在於，其兼具大規模和納米級精度，既輕便又具有高反射性。“光帆”寬六十毫米、長六十毫米，但厚度僅二百納米，還不到一根頭髮絲的厚度。如果按比例縮放，這個“光帆”可非常大（相當於七個足球場），同時極薄（僅一毫米）。

    此外，“光帆”表面佈滿數十億個納米級孔。這些孔洞有助於減輕材料的重量並提高“光帆”的反射率，從而顯著提升其加速潛力。

    研究團隊利用神經拓撲優化技術為“光帆”生成最佳結構設計，並使用了輕質且高強度的單層氮化硅。自研的基於氣體的蝕刻工藝可選擇性去除帆下的材料，只留下所需的超薄膜。AI技術也被用於優化孔洞的形狀和位置，以提高反射率並減輕重量。科學家表示，用傳統方法製造這種光帆不僅成本高昂，且需耗時十五年。但此次的最新技術使製造時長縮短為一天，且成本降低幅度巨大。這一製造工藝還可擴展到星際旅行所需的尺寸，並以經濟高效的方式完成。

    “光帆”的設計還允許它在不同波長的光下工作，這意味著在不同的星際環境中，它都有可能找到適合的激光源實現推進。科研團隊目前已經通過模擬實驗驗證了其理論可能性，進一步的實地測試有望在不久的將來展開。團隊希望最新技術不僅能幫助探測更遙遠的天體，也有助突破納米工程的極限。值得一提的是，將物體加速到高速的能力為在宏觀尺度上研究光與物質相互作用和相對論，以及探究物體的加速極限等問題提供了前所未有的機會。新型“光帆”的潛力不僅限於太空航行，未來可能在多個領域中得到廣泛應用。比如在行星探測方面，它可以把探測器以極高的速度送往目的地，顯著提高探測的效率。此外，超薄“光帆”技術還可能推動國際空間站等大型太空設備的維護和升級。“光帆”的輕便性質使其成為極為適合運輸和部署的選擇，也為未來的太空旅行計劃提供了無限可能。

    多    姿