फोटोनिक प्रणोदन: कैलटेक ने 'लाइट ट्रैम्पोलिन' का परीक्षण किया

एक अगोचर धड़कन, एक छोटा किन्तु क्रांतिकारी दोलन: सब कुछ कैलटेक एक बहुत पतली झिल्ली लेज़र के दबाव में कंपन करती है। यह महज एक और भौतिकी प्रयोग जैसा लग सकता है, लेकिन प्रकाश के इस नृत्य के पीछे एक असाधारण खोज छिपी है। यह एक कदम आगे है फोटोनिक प्रणोदनवह सिद्धांत जो अंतरिक्ष यान को बिना ईंधन के, केवल प्रकाश के दबाव से संचालित होकर अन्य तारों तक पहुंचने की अनुमति दे सकता है।

फोटॉन प्रणोदन क्या है और यह महत्वपूर्ण क्यों है?

फोटोनिक प्रणोदन में परावर्तक सतह पर प्रकाश द्वारा डाले गए दबाव का उपयोग किया जाता है। यद्यपि फोटॉनों का कोई द्रव्यमान नहीं होता, फिर भी जब वे किसी वस्तु से टकराते हैं तो बहुत कम संवेग स्थानांतरित करते हैं। यदि आप फोटॉनों की धारा को एक अल्ट्रालाइट पाल पर केन्द्रित करें, तो यह ईंधन की आवश्यकता के बिना अंतरिक्ष में गति कर सकता है।

यह विचार नया नहीं है: सौर पाल, जो स्वयं को आगे बढ़ाने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करते हैं, का पहले ही सफलतापूर्वक परीक्षण किया जा चुका है, जैसा कि लाइटसेल 2, प्लैनेटरी सोसाइटी द्वारा 2019 में लॉन्च किया गया। हालाँकि, अंतरतारकीय यात्रा के लिए सूर्य का प्रकाश पर्याप्त नहीं है। यह वह जगह है जहाँ उच्च शक्ति लेजर, जो जांच को पहले कभी हासिल नहीं की गई गति तक पहुंचा सकता है।

कैलटेक प्रयोग: प्रकाश की एक ट्रैम्पोलिन-पाल

की टीम कैलिफोर्निया इंस्टीटयूट ऑफ टेक्नोलॉजी सिलिकॉन नाइट्राइड से बने एक सूक्ष्म पाल का परीक्षण किया गया, जो एक अत्यंत हल्का और प्रतिरोधी पदार्थ है। में प्रकाशित अध्ययन नेचर फोटोनिक्स (मैं इसे यहां लिंक करूंगा), बस एक वर्ग डिवाइस का वर्णन करता है प्रत्येक तरफ 40 माइक्रोमीटर और 50 नैनोमीटर मोटा: मानव बाल से भी कम.

प्रयोग का एक प्रमुख लक्ष्य था: अल्ट्रालाइट पाल पर लेजर प्रकाश द्वारा लगाए गए बल को सटीक रूप से मापें. ऐसा करने के लिए, शोधकर्ताओं ने सूक्ष्म स्प्रिंग्स की मदद से पाल को लटकाया और इसकी सतह पर लेजर किरणें निर्देशित कीं। देखा गया प्रभाव डाइविंग बोर्ड के समान कंपन वाला था। इन गतिविधियों का विश्लेषण करके, टीम लेजर द्वारा उत्पन्न बल की गणना करने में सक्षम हुई।

सितारों तक: ब्रेकथ्रू स्टारशॉट और अल्फा सेंटॉरी का सपना

फोटोनिक प्रणोदन पर केंद्रित सबसे महत्वाकांक्षी परियोजना है ब्रेकथ्रू स्टारशॉट, जिसे 2016 में स्टीफन हॉकिंग और अरबपति यूरी मिलनर द्वारा लॉन्च किया गया था। इसका लक्ष्य माइक्रोप्रोब्स को वहां भेजना है अल्फा Centauriपृथ्वी के सबसे निकट का तारा तंत्र, लगभग 4,37 प्रकाश वर्ष दूर.

कैसे? के साथ 100 गीगावाट स्थलीय लेजर, जो कुछ ग्राम वजन वाले पाल को ऊपर तक धकेल देगा प्रकाश की गति का 20%. इस गति पर, एक माइक्रोप्रोब को बस इतना ही समय लगेगा 20 साल अल्फा सेंटॉरी तक पहुंचने में वर्तमान तकनीक के अनुसार हजारों वर्ष लगते हैं, लेकिन अब इसमें और समय लगेगा।

कैलटेक प्रयोग महत्वपूर्ण है क्योंकि यह परियोजना के प्रमुख अंतरालों में से एक को भरने में मदद करता है: यह समझना कि पाल लेजर विकिरण पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। अभी भी कई चुनौतियों का सामना करना बाकी है, जिनमें शामिल हैं:

• पाल स्थिरता: इसे बिना किसी विचलन के अपने मार्ग पर चलना चाहिए।
• डैमेज रेजिस्टेंस: लेज़र की तीव्रता इसे नष्ट नहीं करनी चाहिए।
• लेज़र सटीकता: इसे बिना फैलाव के बहुत अधिक दूरी तक निर्देशित किया जाना चाहिए।

अब क्या? फोटोनिक प्रणोदन का भविष्य

अनुसंधान के अगले चरणों में निम्नलिखित का विकास शामिल है उन्नत सामग्री, कम गर्मी को अवशोषित करने और लेजर जोर के तहत संरचनात्मक स्थिरता बनाए रखने में सक्षम है। इसके अलावा, तकनीक में सुधार करना भी आवश्यक होगा। पाल स्वतः सुधार, ताकि यह लंबी अंतरतारकीय यात्राओं के दौरान लेजर किरण के साथ संरेखित रह सके।

यदि इन बाधाओं को दूर कर लिया गया तो हम कुछ दशकों के भीतर ही प्रथम जांच यान का प्रक्षेपण देख सकेंगे। सौरमंडल के बाहर, अंतरतारकीय अन्वेषण को स्वप्न से वास्तविकता में बदलना।

कैलटेक प्रयोग से पता चलता है कि पहला कदम उठा लिया गया है। प्रकाश सचमुच भविष्य में असीमित अंतरिक्ष यात्रा के लिए ईंधन बन सकता है।