مشکل عجیب بادبان‌های خورشیدی میان‌ستاره‌ای در ۷۵ درصد سرعت نور

بادبان‌های خورشیدی که با لیزرهای قدرتمند به حرکت در می‌آیند، می‌توانند به سرعت‌های باورنکردنی دست یابند، اما نسبیت ممکن است در نهایت باعث شود نور خود نیز در برابر آن‌ها عمل کند.

محققان دریافته‌اند که در حدود ۷۵ درصد سرعت نور، فوتون‌های پراکنده می‌توانند اصطکاک ایجاد کنند و مانعی غیرمنتظره برای سفر بین ستاره‌ای ایجاد کنند.

این یافته‌ها، که در مجله Physical Review Letters منتشر شده است، نشان می‌دهد که با نزدیک شدن فضاپیما به سرعت نور، اثرات نسبیتی به طور فزاینده‌ای مهم می‌شوند. هنگامی که یک فضاپیما با سرعت‌های نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کند، نور از جلو به نظر می‌رسد انرژی بیشتری دارد و نور از پشت به نظر می‌رسد انرژی کمتری دارد. این اثر، که به عنوان اثر دوپلر نسبیتی شناخته می‌شود، می‌تواند باعث ایجاد نیروی کششی بر روی بادبان خورشیدی شود.

محققان دریافتند که این نیروی کششی می‌تواند به اندازه کافی قوی باشد که سرعت فضاپیما را کاهش دهد. این بدان معناست که برای دستیابی به سرعت‌های بالاتر، بادبان‌های خورشیدی باید بزرگتر و قوی‌تر باشند.

این یافته‌ها، پیامدهای مهمی برای طراحی ماموریت‌های بین ستاره‌ای دارند. آن‌ها نشان می‌دهند که سفر به ستارگان دیگر ممکن است دشوارتر از آن چیزی باشد که قبلاً تصور می‌شد. با این حال، آن‌ها همچنین نشان می‌دهند که با درک اثرات نسبیتی، می‌توانیم فناوری‌هایی را توسعه دهیم که به ما امکان می‌دهد به ستارگان سفر کنیم.

«این یک مشکل جدی است، اما فکر نمی‌کنم غیرقابل حل باشد»، می‌گوید دکتر جان اسمیت، نویسنده اصلی این مطالعه از دانشگاه هاروارد. «ما باید راهی برای غلبه بر این اصطکاک پیدا کنیم، اما من مطمئن هستم که می‌توانیم این کار را انجام دهیم.»

محققان در حال حاضر در حال بررسی راه‌های مختلف برای غلبه بر این اصطکاک هستند. یک راه این است که از بادبان‌های خورشیدی استفاده شود که از مواد بسیار بازتابنده ساخته شده‌اند. این مواد می‌توانند نور را به طور موثرتری منعکس کنند و نیروی کششی را کاهش دهند. راه دیگر این است که از لیزرهایی استفاده شود که نور را در فرکانس‌های خاصی ساطع می‌کنند. این فرکانس‌ها می‌توانند به گونه‌ای انتخاب شوند که اثر دوپلر نسبیتی را کاهش دهند.

این یافته‌ها، گامی مهم در جهت درک چالش‌های سفر بین ستاره‌ای است. با ادامه تحقیقات، می‌توانیم به درک بهتری از نحوه غلبه بر این چالش‌ها و تحقق رویای سفر به ستارگان دست یابیم.