Innovazione nelle Vele Spaziali al Caltech
Gli scienziati del California Institute of Technology (Caltech) sono impegnati nello sviluppo di vele spaziali innovative alimentate da laser. L’obiettivo è spingere le navicelle oltre i confini del nostro sistema solare. La ricerca si concentra sull’analisi della risposta dei materiali ultrafini alla pressione della radiazione, fondamentale per creare sonde spaziali stabili e veloci.
Il Progetto Breakthrough Starshot
Nel 2016, il fisico Stephen Hawking e l’imprenditore Yuri Milner hanno lanciato l’iniziativa Breakthrough Starshot. Questo programma studia le potenzialità delle vele laser per inviare piccole sonde spaziali verso Alpha Centauri, il sistema stellare più vicino al nostro.
Sperimentazione e Innovazione nel Campo delle Vele Spaziali
Harry Atwater, presidente della Divisione di Ingegneria e Scienze Applicate al Caltech, sottolinea l’importanza di questa innovazione. Recentemente, il suo team ha sviluppato una piattaforma per caratterizzare membrane ultrafini, essenziali per le vele spaziali. Gli esperimenti rappresentano una transizione da proposte teoriche a misurazioni concrete.
- Resistenza a temperature elevate
- Mantenimento della forma sotto pressione
- Stabilità lungo l’asse di un raggio laser
Un Passo Avanti Verso l’Applicazione Pratica
Il lavoro del team è stato pubblicato sulla rivista Nature Photonics. I principali autori, Lior Michaeli e Ramon Gao, hanno creato una vela spaziale in miniatura per esplorare materiali e forze propulsive in laboratorio.
Nanotecnologia e Progettazione Avanzata delle Vele
I ricercatori hanno utilizzato attrezzature dell’Istituto di Nanoscienza Kavli al Caltech. Hanno impiegato la litografia a fascio elettronico per modellare una membrana di nitruro di silicio spessa solo 50 nanometri. Questo ha portato alla creazione di una struttura simile a un trampolino microscopico.
Innovazione nella Misurazione della Forza della Luce
Il nuovo approccio consente al dispositivo di misurare sia la forza che l’intensità del raggio laser. Il team ha costruito un interferometro a percorso comune per rilevare il movimento indotto da forze ottiche. Questa configurazione ha permesso di isolare il segnale del movimento del campione.
Simulazione di Condizioni di Volo Spaziale
I ricercatori hanno inclinato il raggio laser per simulare le condizioni di volo spaziale. Hanno misurato la forza esercitata sulla mini vela, calibrando i risultati sulla potenza del laser. Tuttavia, la forza misurata è risultata inferiore alle aspettative.
Prospettive Future per la Propulsione Interstellare
Il team intende sfruttare nanotecnologia e metamateriali per controllare il movimento laterale e la rotazione di una vela spaziale in miniatura. L’obiettivo è verificare se queste superfici nanostrutturate possano ripristinare autonomamente la posizione della vela.
Il lavoro è stato supportato dall’Air Force Office of Scientific Research e dall’iniziativa Breakthrough Starshot, coinvolgendo anche altri ricercatori del Caltech.
Riferimento: Misurazioni dirette della pressione della radiazione per membrane di vele spaziali di Lior Michaeli, Ramon Gao, Michael D. Kelzenberg, Claudio U. Hail, Adrien Merkt, John E. Sader e Harry A. Atwater, 30 gennaio 2025, Nature Photonics. DOI: 10.1038/s41566-024-01605-w.
