科学家研发新装置，可实现用光操控太阳帆进行星际航行

东苑

借助光能推进的星际旅行，如今又向前迈进了一步。太阳帆是一种依靠光线反射推动的巨型薄膜，有望成为星际超长距离航行的最佳方式，而现在，人类或许找到了操控太阳帆航向的方法。



得克萨斯农工大学的考希克・库德塔卡表示：“我们早已知道，普通光线或激光都能传递动量，但如今我们还能控制其运动方向。”他与团队研发出一种名为“超射流”（metajet）的微型装置，该装置不只是依靠光的反射，还利用光的折射，可同时实现多方向移动。



据IT之家了解，这款装置是一种名为超表面（metasurface）的材料，这是一种带有特殊纹理、能够调控光线的极薄薄膜。而在本次研究中，研究人员反其道而行之，利用光线来操控超表面。材料表面排布着一系列微型立柱，能够偏转入射光线；立柱的尺寸与排布方式，可控制光线在穿过装置时传递给整个设备的动量大小与方向。整个装置的直径仅约 0.01 毫米。

为开展测试，研究人员将这款硅制装置放入水中，用激光照射，并通过显微镜观测其运动状态。实验发现，这款“超射流”既能悬浮，也能水平移动，最高速度可达约每秒 0.07 毫米。

库德塔卡称：“既然我们已经摸清了作用在这款装置上的受力原理，就可以改动超表面的结构设计，随心所欲地操控它的行进方向。”他还提到，市面上已有可随时间改变形态的超表面材料，这类材料未来可应用在太阳帆上，实现星际航行中的航向调控。

库德塔卡还表示：“在航天领域，我们可以将这种装置做大；也可以保持现有尺寸，应用于生物医学领域 —— 这类微型装置能够精准将药物推送至人体指定位置。”目前激光技术虽也能实现药物靶向输送，但激光产生的热量会损伤药物分子；而借助“超射流”，药物无需直接暴露在激光的高温与强光之下。

研究团队目前正尝试让这款装置适配不同波长的光线，尤其是太阳光的广谱光线，以便更好地适配星际旅行所用的太阳帆。库德塔卡坦言：“这一切目前听起来还有些科幻色彩。”

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