Los cristales fotónicos podrían ser exactamente lo que busca Breakthrough Starshot
Ilustración del concepto de vela ligera y los principales parámetros de rendimiento del dispositivo realizado en este trabajo, incluido el tamaño, las longitudes de onda de trabajo, el rendimiento de reflexión y la masa. La imagen original utilizada para crear el planeta está tomada del sitio web Visible Earth de la NASA. Crédito: arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2312.04471

La tecnología de velas ligeras es un concepto fascinante y un cambio radical en la propulsión de cohetes. Puede que no sea tan grande e impresionante como el Saturn V, el transbordador espacial o el nuevo cohete Starship, pero cuando se trata de viajar entre las estrellas, las velas ligeras podrían ser la respuesta. Y qué mejor material para construir las velas que algo que me hace querer decirlo una y otra vez: cristales fotónicos. Parece sacado de un episodio de “Star Trek”, pero un nuevo artículo examina su viabilidad.

El concepto de velas ligeras es realmente bastante sencillo. En lugar de una vela de tela unida a un barco que aprovecha la fuerza del viento, las velas ligeras aprovechan la fuerza de la luz para impulsar naves espaciales a través del cosmos. Dependen de la presión de los fotones emitidos por una poderosa fuente de luz como un láser para generar bajos niveles de empuje.

La idea es que los fotones de luz llevan impulso y ejercen una fuerza cuando se reflejan en una superficie. El despliegue de velas grandes y súper delgadas hechas de material reflectante como Mylar (de la misma variedad que se usa comúnmente en la astronomía amateur para observar el sol) permite impulsar la nave espacial, acelerando lentamente pero eventualmente alcanzando velocidades asombrosas.

Si bien las velas ligeras pueden no hacer que una nave espacial despegue y entre en órbita, una vez desplegadas en el espacio, la aceleración lenta y prolongada es una forma muy eficiente de viajar a través del espacio. Esto no es sólo ciencia ficción , el proyecto Starshot Breakthrough se ha convertido en líder en el campo del desarrollo de una nave espacial para enviar humanos a Próxima Centauri (a 4,3 años luz de distancia) en una vida humana.

Un artículo publicado recientemente en el servidor de preimpresión arXiv por un equipo dirigido por Jin Chang explora la posibilidad de un nuevo material para velas ligeras conocido como cristales fotónicos nanofabricados. Estos cristales son nanoestructuras ópticas (entre escala microscópica y molecular) donde el índice de refracción cambia periódicamente. Estos se encuentran en la naturaleza en el reino animal , por ejemplo en la naturaleza reflectante de los ojos de perros y gatos.

El equipo muestra cómo un cristal fotónico de nitruro de silicio con una fina membrana de silicio puede alcanzar los altos niveles de reflectividad en las longitudes de onda de 1.300 nm a 1.500 nm necesarios para las velas ligeras. El potencial de las velas es significativo con técnicas de fabricación capaces de escalar hasta varios metros, lo que bien puede preparar el escenario para finalmente, si no lentamente, enviar humanos a través de la galaxia.

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