Разработан наноматериал для космических путешествий без ракетного топлива

Исследователи Университета Таскиги (штат Алабама) разработали наноструктурированный материал на основе фотонного кристалла, предназначенный для использования в качестве светового паруса в космических аппаратах. Разработка опубликована в 2026 году и направлена на устранение ключевого недостатка существующих парусных систем — перегрева от воздействия мощных лазеров.

Традиционные световые паруса изготавливаются из полимерных плёнок с алюминиевым покрытием. При облучении мощным лазером такие материалы поглощают часть света, который преобразуется в тепло и разрушает конструкцию. Новый материал решает эту проблему за счёт иного принципа работы.

Фотонный кристалл состоит из трёх слоёв: германиевых столбиков с высоким показателем преломления, воздушных отверстий с низким показателем преломления и полимерной матрицы-основы. Толщина структуры составляет от 100 до 400 нанометров. Такое строение формирует фотонную запрещённую зону — диапазон длин волн, которые материал не пропускает, а отражает. Запрещённая зона настроена под конкретную длину волны рабочего лазера — 1,2 мкм. Солнечный свет других длин волн при этом свободно проходит сквозь материал, не нагревая его.

В ходе испытаний образец площадью 1 м² отразил около 90% излучения лазера мощностью 100 кВт. По расчётам авторов, такой уровень отражения обеспечивает непрерывную тягу, достаточную для разгона аппарата до нескольких сотен метров в секунду примерно за один час работы лазера.

Материал потенциально применим в проектах лазерного разгона малых космических аппаратов, в том числе в рамках концепций типа Breakthrough Starshot. Авторы указывают на возможность масштабируемого производства таких структур.