Styr mot stjernene

Om mange år vil kanskje solseil sende romskip mot fjerne mål. Nå kan seilene styres, med solvinger som bryter lyset.

Forskere ved Rochester Institute of Technology i New York har prøvd ut solvingene i det små, nærmere bestemt under et mikroskop.

Der la forskerne staver av gjennomsiktig plast i et tynt vannlag. Stavene var en hundredels millimeter lange.

Så sendte Grover Swartzlander og kollegene hans laserlys nedenfra gjennom vannlaget og opp mot mikroskopet. Videoopptak viser hva som skjer: De små stavene blir skjøvet av lyskilden.

(Video: Tidsskriftet Science. Se i full størrelse)

Lysstråler kan nemlig mer enn å varme opp. Lys kan også dytte fra seg.

Romreiser med sollys

Den japanske IKAROS-ferden er første vellykkede bruk av romseil. (Illustrasjon: JAXA)
Den japanske IKAROS-ferden er første vellykkede bruk av romseil. (Illustrasjon: JAXA)

Enkelt forklart er lys ikke bare stråler eller bølger. Lys kan også sees på som små partikler, kalt fotoner.

Sett et speil opp foran fotonene, og de spretter tilbake i motsatt retning. Solspeilet blir puffet vekk, akkurat som hvis det ble pepret med vanlige småkuler.

Kraften er ikke stor. Men hvis du bruker svære, tynne og lette flater, kan dette strålingstrykket fra sola brukes til å skyve romskip opp i høye hastigheter. Og da snakker vi virkelig om høye hastigheter, for lyset går jo nettopp med lysets hastighet – 300 000 kilometer i sekundet.

Derfor har science-fiction-forfattere drømt om stjerneskip drevet med solstråler underveis mot fjerne stjerner og planetsystemer.

I mai 2010 ble drømmen delvis virkelighet. Japan sendte opp solseilet IKAROS mot planeten Venus. IKAROS er det første romskipet som bruker sollys for å nå andre planeter.

Lysvinger gir løft

Men selv om dette er imponerende nok, var det ikke derfor Swartzlander og kollegene hans la de små sylinderne i laserlyset. De ble nemlig ikke bare puffet vekk fra den kraftige strålen. De ble også puffet sideveis.

Laserlys kommer inn fra venstre (rød pil) og brytes i halvsylinderen, sett i tverrsnitt øverst. Resultantkraften (blå pil) skyver staven sidelengs. Nederst til venstre: Staven er formet som en halvsylinder og er ca. 10 mikrometer lang. Her sett på skrå fra siden. (Illustrasjon: forskning.no, basert på figur i Nature Photonics)
Laserlys kommer inn fra venstre (rød pil) og brytes i halvsylinderen, sett i tverrsnitt øverst. Resultantkraften (blå pil) skyver staven sidelengs. Nederst til venstre: Staven er formet som en halvsylinder og er ca. 10 mikrometer lang. Her sett på skrå fra siden. (Illustrasjon: forskning.no, basert på figur i Nature Photonics)

Denne siste effekten er det nye og spennende. Sylindrene oppfører seg omtrent som vinger i en luftstrøm. Når lufta strømmer forbi en vinge, blir den løftet omtrent vinkelrett på luftstrømmen. Flyet går framover, og vingen løftes oppover.

De små lysvingene under mikroskopet løftes også sideveis av ”lysvinden”. Effekten skyldes lysbrytning gjennom de ørsmå, gjennomsiktige plaststavene.

Styrer med lys

I framtida vil romskip med solseil kunne få ”ror” i form av slike solvinger. Ved å dreie sylinderflaten kan retningen på bevegelsen justeres. Solseilet kan styres sideveis.

Effekten kan også brukes i mye mindre skala enn solseil, og over ørsmå avstander. Scwartzlander ser for seg at mikromaskiner settes i bevegelse av små solvinger, eller at mikroskopiske partikler fraktes gjennom en væske.

Referanse:

Grover A. Swartzlander, Jr et.al: Stable optical lift, Nature Photonics, doi:10.1038/NPHOTON.2010.266 (2010)
 

Powered by Labrador CMS