Texas A&M ஒளி-தள்ளல் பரிசோதனை நட்சத்திரங்களுக்கு இடையேயான பயணத்திற்கு புதிய பாதையை சுட்டிக்காட்டுகிறது

ஆய்வக தள்ளல் முடிவு, மிகவும் தொலைவான interstellar யோசனைக்கு புதிய வேகத்தை அளிக்கிறது

Texas A&M University விஞ்ஞானிகள், லேசர் ஒளி மட்டுமே பயன்படுத்தி மூன்று பரிமாணங்களில் நகர்த்தவும் இயக்கவும் முடியும் நுண்ணிய கருவிகளின் ஒரு வகையை வெளிப்படுத்தியுள்ளனர். இது interstellar flight-ஐ உடனடியாக சாத்தியமாக மாற்றாது; ஆனால் முன் அணுகுமுறைகளை விட ஒளி-நடத்தும் propulsion-ன் மேலும் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய வடிவத்தை காட்டுகிறது.

“metajets” என்று அழைக்கப்படும் இந்த கருவிகள், ஒளி வெறும் முன் தள்ளுவதற்கும் அதிகமாக செய்கிறது என்ற வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. வரும் ஒளி எவ்வாறு மறுநெறிப்படுத்தப்படுகின்றது என்பதை கவனமாக வடிவமைப்பதன் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் கருவிகளை செங்குத்தாக உயர்த்தியும், அதே நேரத்தில் பக்கவாட்டிலும் நகர்த்தியும் காட்டினர். இந்த இணைப்பு முக்கியமானது, ஏனெனில் photon pressure மூலம் இயங்கும் அமைப்புகளில் வெறும் thrust அல்ல, active maneuverability-க்கும் இது வழி காட்டுகிறது.

இந்த முடிவு விண்வெளிப் பயணத்தின் மிகப் பழமையான மற்றும் கடினமான பிரச்சினைகளில் ஒன்றைத் தொடுகிறது. வழக்கமான ராக்கெட்டுகள் பூமியை விட்டு வெளியேறவும் Solar System-ஐ ஆராயவும் போதுமான சக்தியைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் interstellar அளவுகளில் அவை மிகவும் மெதுவாக உள்ளன. Universe Today குறிப்பிடுவதாவது, அருகிலுள்ள நட்சத்திர அமைப்பான Alpha Centauri, நான்கு ஒளியாண்டுகளுக்கு சற்றே மேலாக உள்ளது. வழக்கமான spacecraft வேகத்தில் ஒரு பயணம் மனித வாழ்நாளை விட பல மடங்கு நீளமாகும். தற்போதைய ராக்கெட்டுகளைக் காட்டிலும் மிகவும் ஆக்கிரமமான யோசனைகளும் பயண நேரங்களை பல்லாயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளில் அளவிடத்தக்கவையே.

அதனால்தான் light propulsion இவ்வளவு ஈர்ப்புடையது. Photons momentum-ஐ எடுத்துச் செல்கின்றன, அவை ஒரு மேற்பரப்பில் பிரதிபலிக்கும் போது அதில் சிலவற்றை பரிமாறிக்கொள்கின்றன. அந்த விசை மிகச் சிறியது, ஆனால் விண்வெளியில் காற்று எதிர்ப்பு இல்லாததால், மற்றும் mission-கள் மிக நீண்ட காலம் accelerate செய்ய முடியும் என்பதால், சிறிய விசைகளும் சேர்ந்து குறிப்பிடத்தக்க வேகத்தை உருவாக்க முடியும்.

Metajets-ஐ தனித்துவமாக 만드는து என்ன

Solar sails என்பது light propulsion-ன் மிகப் பரிச்சயமான வடிவம். அவை சூரிய ஒளியையோ அல்லது சக்திவாய்ந்த laser beam-ஐயோ எதிர்கொள்ளும் பிரதிபலிக்கும் மேற்பரப்பை காட்டுவதன் மூலம் செயல்படுகின்றன. அடிப்படை கோட்பாடு நிரூபிக்கப்பட்டது, ஆனால் பாரம்பரிய sail கருத்துகள் control சவால்களை எதிர்கொள்கின்றன. ஒரு sail-ஐ நகர்த்துவது ஒன்றாகும்; அதை துல்லியமாக steer செய்து நிலைநிறுத்துவது வேறு.

Texas A&M வேலை மேலும் நுட்பமான optical architecture-ஐ அறிமுகப்படுத்துகிறது. ஒவ்வொரு metajet-மும் nanoscale patterns குத்தப்பட்ட மிக மெல்லிய பொருளால் பூசப்பட்டுள்ளது. அந்த patterns, கருவி வரும் ஒளியை நோக்கமுடன் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட விதங்களில் வளைத்து மறுநெறிப்படுத்த அனுமதிக்கின்றன. அதாவது, மேற்பரப்பின் அமைப்பே ஒளியின் momentum இயக்கமாக எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதை நிர்ணயிக்கிறது.

அந்த engineering அம்சமே முக்கியமான படி. ஒளியை வெறும் தள்ளும் மூலமாகக் கருதுவதற்குப் பதிலாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் surface design-ஐ பயன்படுத்தி அதனை கட்டுப்படுத்தக்கூடிய propulsion மற்றும் guidance tool ஆக மாற்றுகின்றனர். ஆய்வகத்தில், metajets முழுமையான மூன்று பரிமாண maneuverability-ஐ பெற்றதாகத் தெரிவிக்கப்படுகிறது; கருவிகள் ஒரே நேரத்தில் செங்குத்தாக உயர்த்தப்பட்டபடியே பக்கவாட்டில் நகர முடிந்தது.

விண்வெளி பயன்பாடுகளுக்கு இது முக்கியம், ஏனெனில் control என்பது acceleration-ஐப்போலவே முக்கியம். வலுவாக தள்ளக்கூடிய, ஆனால் நிலைநிறுத்த முடியாத அல்லது steer செய்ய முடியாத sail பயன்பாடு குறைந்தது. ஒளி-நடத்தும் craft ஒன்று தனது orientation-ஐ மற்றும் திசையையும் தொடர்ந்து சரிசெய்ய முடிந்தால், அது எதிர்கால mission-களுக்கு மிகவும் நம்பகமான building block ஆகிறது.

Interstellar தொடர்பு

தெளிவான நீண்டகால குறிப்பு Breakthrough Starshot ஆகும்; அதாவது சக்திவாய்ந்த பூமி-அடிப்படையிலான லேசர்களைப் பயன்படுத்தி மிகச் சிறிய spacecraft-ஐ ஒளியின் வேகத்தின் கணிசமான பகுதி வரை விரைவுபடுத்தும் யோசனை. இத்தகைய பரந்த பார்வையில், ஒரு சிறிய probe-ஐ Alpha Centauri அமைப்புக்கு அனுப்பி, ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளுக்குப் பதிலாக சில தசாப்தங்களில் அடைய முடியும்.

Texas A&M முடிவு இப்படியான mission இப்போது நெருக்கத்தில் உள்ளது என்பதைக் குறிக்கவில்லை. source material தானே இந்த வேலை ஒரு ஆரம்பகால மற்றும் tentative படி என வடிவமைக்கிறது. ஒரு microscopic lab demonstration-ஐ செயல்படக்கூடிய interstellar system-ஆக மாற்ற materials, laser infrastructure, fabrication, navigation, thermal management, மற்றும் communications ஆகியவற்றில் மிகப் பெரிய முன்னேற்றங்கள் தேவை. propulsion தீர்ந்தாலும், light-years across data-ஐ மீண்டும் அனுப்புவது இன்னும் கடினமான systems சவாலாகவே உள்ளது.

அதே நேரத்தில், இந்தப் பரிசோதனை முக்கியமானது; ஏனெனில் பல futuristic propulsion யோசனைகளில் காணப்படும் மைய பலவீனத்தை இது சமாளிக்கிறது: அவை motion-ஐ எவ்வாறு உருவாக்குவது என்று சொல்கின்றன, ஆனால் நடைமுறை control-ஐ எவ்வாறு பராமரிப்பது என்று அல்ல. Metasurface engineering ஒரு வாகனம் ஒளிச்செறிவுக்கு எப்படி பதிலளிக்கிறது என்பதைக் கட்டுப்படுத்த முடிந்தால், light propulsion ஒரு கருத்துக்கட்டளையிலிருந்து engineering discipline-ஆக மாறத் தொடங்குகிறது.

நட்சத்திரப் பயணத்தைத் தாண்டிய முக்கியத்துவம்

இந்த வேலைக்கான உடனடி மதிப்பு interstellar travel அல்லாமல் இருக்கலாம். மிகச் சிறிய, ஒளிக்கு பதிலளிக்கும் கருவிகளுக்காக உருவாக்கப்படும் தொழில்நுட்பங்கள் precision positioning, micro-robotics, materials science, மற்றும் advanced optical systems போன்ற துறைகளில் அருகிலான பயன்பாட்டைப் பெறலாம். Space research பெரும்பாலும் இத்தகைய cross-pollination வழியாக முன்னேறுகிறது; ஒரு கவர்ச்சிகரமான நீண்டகால காட்சி, அதற்கு அருகிலுள்ள துறைகளில் மிக விரைவில் பயனுள்ளதாக மாறும் பணியைத் தூண்டுகிறது.

இங்கே ஒரு மூலோபாய ஆராய்ச்சி பாடமும் உள்ளது. Space exploration increasingly layered innovation-னால் வடிவமைக்கப்படுகிறது: சிறந்த materials, புத்திசாலியான control systems, nanoscale fabrication, மற்றும் high-energy photonics அனைத்தும் சேர்ந்து முக்கியம் பெறுகின்றன. Metajet பரிசோதனை அந்தத் துறைகளின் சந்திப்பில் நிற்கிறது. இது தனித்த breakthrough-வைக் காட்டிலும், ஒருகாலத்தில் பெரும்பாலும் science fiction-இல் இருந்த பிரச்சினைகளுக்காக வெவ்வேறு தொழில்நுட்ப துறைகள் ஒன்றாக ஒத்திசைகின்றன என்பதற்கான ஒரு அறிகுறி.

அந்த ஒத்திசைவைக் கவனிக்க வேண்டும். Interstellar flight இன்னும் engineering-இன் மிகவும் கடினமான இலக்குகளில் ஒன்றாகவே உள்ளது. ஆனால் அத்தகைய இலக்குகளுக்கான முன்னேற்றம் பெரும்பாலும் ஒரே ஒரு பெரிய பாய்ச்சலாக வராது. அது பெரும்பாலும் சுருக்கமான demonstrations மூலமாக வெளிப்பட்டு, புதிரின் ஒரு அசாத்தியமான பகுதியைச் சற்றே குறைவான அசாத்தியமாகக் காட்டுகிறது.

அடுத்து என்ன

• ஆய்வகத்தில் காட்டப்பட்ட control methods microscopic test devices-ஐத் தாண்டி scale ஆக முடியும் என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் நிரூபிக்க வேண்டும்.
• வருங்கால வேலை stability, efficiency, மற்றும் அதிகமான illumination கீழ் metasurface designs எப்படி நடந்து கொள்கின்றன என்பதில் கவனம் செலுத்தும்.
• நீண்டகாலக் கேள்வி என்னவென்றால், இந்த control techniques-ஐ விண்வெளிக்காக உருவாக்கப்படும் laser-driven sail architectures-இல் இணைக்க முடியுமா என்பது.

இப்போதைக்கு, Texas A&M பரிசோதனையை hype ஆகவும் பார்க்க வேண்டாம், trivial curiosity ஆகவும் பார்க்க வேண்டாம். அது ஒரு பெரிய முன்மொழிவுக்கான சிறிய ஆனால் அர்த்தமுள்ள data point: ஒளி ஒருநாள் deep space-ஐ வெறும் ஒளிரச் செய்வதற்கும் மேல் செய்யக்கூடும். சரியான சூழ்நிலைகளிலும், சரியான engineered surfaces-உடனும், அது நம்மை அதைக் கடக்க உதவக்கூடும்.

இந்தக் கட்டுரை Universe Today-இன் செய்திப்பரப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.