未來星際旅行的新希望_風聞

編譯／雷鑫宇  審稿／西莫  責編／唐林芳

研究人員就光懸浮-推動技術展開了研究，有望用於未來航天器的設計和製造。

具有納米圖案的物體，可以通過自我調節以適應光束照射。

eurekalert.org網站3月19日載文稱，美國加州理工學院（Caltech）的研究人員提出了一種可用於未來航天器的設計方案：通過在材料表面“繪製”特定的納米級圖案，可以只用光來懸浮和推動物體。儘管這項研究尚處於理論階段，但是它對於未來航天器的設計和製造有重要的啓示和推動作用。

據稱，基於光懸浮-推動技術的未來航天器可以在20年內到達太陽系外最近的行星。相關研究由加州理工學院應用物理與材料科學教授Harry Atwater團隊完成，並在《自然·光子學》雜誌網絡版發文報道。

“光學鑷子”的發展使科學家們能夠利用激光束的輻射壓力來移動和操縱諸如納米粒子在內的微小物體。這項研究為2018年的諾貝爾物理學獎奠定了基礎。然而，光學鑷子只能實現極短距離內對微小物體的操縱。論文第一作者、博士後研究人員Ognjen Ilic類比道：“你可以用吹風機產生的穩定氣流使乒乓球懸浮起來，但是如果乒乓球質量過大或者乒乓球離吹風機太遠，吹風機就無能為力了。”

然而在Ilic等的研究中，不同形狀和尺寸的物體（從微米到米）都可以用光束來操縱。實現這個操作的關鍵在於物體表面的特殊納米級圖案。圖案與光產生相互作用，使物體在受到擾動時也能自我調整，進而產生“復原”扭矩，使其穩定保持在光束作用中。因此，使物體懸浮不需要高度聚焦的激光束，物體本身的“編碼”圖案可以保持其穩定性——光源甚至可以遠在數百萬英里之外。

論文作者、人工光合作用聯合中心主任Atwater説：“我們已經提出了一種可以懸浮宏觀物體的方法。這是一個大膽而有趣的設計。雖然將這種技術真正作為新一代航天器的推進方式還有很長的路要走，但我們已經開始對其原理性問題展開了研究。”從理論上講，使用光學懸浮推進技術的宇宙飛船可以由地球上的激光源加速而無需攜帶燃料。飛船的速度甚至有望達到相對論速度，這將使其有可能抵達其他恆星。Atwater還認為，這項技術可以用於快速製造精密的微型電路板。

來源：《自然·光子學》

期刊編號：1749-4885

原文鏈接：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-03/ciot-low031819.php

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