과학자들은 레이저 광을 사용하여 미세한 트랙터 빔을 만들었습니다: ScienceAlert

트랙터 빔은 직관적입니다. 물질과 에너지는 우주 전체에서 수많은 방식으로 서로 상호 작용합니다. 자력과 중력은 둘 다 사물을 하나로 묶을 수 있는 자연적인 힘이므로 일종의 선례가 있습니다.

그러나 실제 트랙터 빔 형상은 뭔가 다릅니다.

트랙터 빔은 먼 거리에서 물체를 이동할 수 있는 장치입니다. 이 아이디어는 1931년 공상과학소설인 IPC의 스페이스하운드:

“레이 스크린 같은 것이 있고, 당신은 기쁨을 죽이고, 리프트나 트랙터 레이도 있습니다.
리 치어 브롱스. Titans는 오래 전에 트랙터 빔을 가지고 있었고 – 그것은 나에게 완전한 마취제를 보냈고 Jovians는 그것을 얻었습니다. 우리는 3일 안에 그것을 갖게 될 것이고 트랙터 후진 장치(푸셔 또는 압축기 빔)를 제거하는 것도 상당히 간단할 것입니다. “

공상 과학이 그것에 대해 할 말이 있다면 트랙터 광선은 이미 친숙할 것이며 우리는 감사할 수 있습니다. 스타 트렉 그리고 스타 워즈 확산을 위해.

그러나 트랙터 가오리의 도달 범위는 미시적이지만 존재합니다.

미세한 트랙터 빔은 광학 핀셋이라는 장치에 사용됩니다. 광학 핀셋은 레이저를 사용하여 원자 및 나노 입자와 같은 미세한 물체를 움직입니다. 그들은 생물학, 나노 기술 및 의학에 사용됩니다.

이 트랙터 팩은 미세한 유기체에 작용하지만 큰 물체를 끌 만큼 강하지는 않습니다.

이제 한 연구팀이 미세한 트랙터 빔을 성공적으로 시연했습니다. 그들은 저널에 자신의 작업을 설명하는 논문을 게재했습니다. 광학 익스프레스. 제목은희박 가스의 Knudsen 힘에 기반한 거시적 레이저 항력,주 저자는 중국 칭다오 과학 기술 대학교의 Li Wang입니다.

이전 연구에서는 빛의 항력이 너무 작아서 미세한 물체를 끌어당길 수 없었습니다. 그는 말했다 왕.

“우리의 새로운 접근 방식을 사용하면 빛을 끌어당기는 힘의 진폭이 훨씬 더 커집니다. 사실 이것은 작은 추진력을 발휘하기 위해 광자의 운동량을 사용하는 태양 돛을 구동하는 데 사용되는 가벼운 압력보다 3배 더 큽니다.”

(광학)

거시적 트랙터 빔은 특정 실험실 조건에서만 작동하므로 실용적인 개발이라기보다는 시연에 불과합니다. 적어도 아직은 아닙니다.

우선, 이 목적을 위해 설계된 재료인 거시적 그래핀-SiO2에서 작동합니다.2 연구자들이 실험을 위해 만든 합성물.

둘째, 지구 대기보다 압력이 훨씬 낮은 희박한 기체 환경에서 작동합니다. 이것이 지구에서의 효율성을 제한하지만 모든 세계가 우리와 같은 대기압을 갖는 것은 아닙니다.

“우리 기술은 다양한 과학 실험에 유용할 수 있는 비접촉식 장거리 견인 방식을 제공합니다.” 그는 말했다 왕.

READ  James Webb 우주 망원경은 2차 거울인 "Another JWST Banner Day!"를 성공적으로 배치했습니다.

“이 기술을 시연하기 위해 사용한 희박 가스 환경은 여기에서 발견된 것과 유사합니다. 화성. 따라서 언젠가는 화성에서 차량이나 항공기를 조종할 수 있는 잠재력을 가질 수 있습니다.”

그들의 장치는 가스 가열 원리로 작동합니다. 레이저는 복합 물체를 가열하지만 한쪽이 다른 쪽보다 더 뜨겁습니다. 뒷면의 가스 분자는 더 많은 에너지를 받아 몸을 당깁니다. 희박 가스 환경의 저압과 결합하여 몸이 움직입니다.

연구원들은 그래핀-SiO로 만든 진자를 비틀거나 회전시키는 장치를 만들었습니다.2 레이저 드래그 현상을 설명하기 위한 복합 구조. 이 디스플레이는 육안으로 볼 수 있도록 했습니다. 그들은 영향을 측정하기 위해 다른 장치를 사용했습니다.

“가벼운 압력을 가했을 때보다 당기는 힘이 3배 더 컸습니다.” 그는 말했다 왕. “또한 레이저 견인은 반복 가능하며 레이저 출력을 변경하여 힘을 조정할 수 있습니다.”

다른 연구자들은 처리된 트랙터 빔 최근 몇 년 동안 결과는 엇갈렸습니다. NASA는 트랙터 빔을 사용하여 MSL Curiosity 수상 차량에서 샘플을 수집하는 아이디어를 추구하는 데 관심이 있었습니다. ChemCam은 Curiosity의 도구 중 하나입니다.

암석이나 레골리스를 기화시키는 레이저와 그 구성 요소를 분광 광도계로 측정하는 현미경이 필요합니다. 그러나 NASA는 트랙터 빔이 보다 완전한 연구를 위해 증발된 샘플에서 로버로 작은 입자를 끌어당길 수 있는지 궁금했습니다.

NASA NIAC 프레젠테이션 2010년부터 그는 “먼지 구름과 플라즈마 입자에 대한 ‘ChemCam2’에 트랙터 빔 기술이 포함된다면 트랙터 빔은 다음과 같은 추가 과학 기능을 추가할 수 있습니다.

  • 레이저 이온 분광법
  • 질량 분석
  • 라만 분광법
  • 엑스레이 플래시

같은 프레젠테이션에서 트랙터 빔은 혜성 꼬리, 엔셀라두스의 얼음 기둥, 심지어 지구 대기나 다른 대기의 구름에서 입자를 수집하는 데 사용될 수 있다고 말했습니다.

실현되지는 않았지만 아이디어가 얼마나 매력적일 수 있는지 보여줍니다.

이 새로운 연구는 흥미로운 결과를 낳았지만 실제로는 실제 구현에 가깝지는 않습니다. 실용성에 가까워지기 전에 많은 작업과 엔지니어링이 필요합니다.

READ  시간이 있습니까? 우리가 어떻게 알아?

우선, 다양한 크기와 모양의 물체와 다양한 분위기에서 다양한 강도의 블레이저에 효과가 어떻게 작용하는지 설명하는 잘 이해된 이론적 근거가 있어야 합니다.

물론 연구원들은 이것을 알고 있지만 여전히 효과적인 개념 증명이라고 지적합니다.

“우리의 작업은 빛, 물체 및 매체 간의 상호 작용이 신중하게 제어될 때 미세한 물체에 대한 빛의 유연한 조작이 가능하다는 것을 보여줍니다.” 그는 말했다 왕.

“또한 레이저-물질 상호 작용이 얼마나 복잡한지, 그리고 많은 현상이 거시적 및 미시적 수준에서 이해되지 않는다는 것을 보여줍니다.”

중요한 부분은 이 연구가 미세에서 거시로 터빈 빔을 전송한다는 것입니다. 이것은 건너기 어려운 거대한 문턱입니다.

“이 작업은 광학 흐림을 현미경 규모에서 거시 크기로 확장하여 대규모 광학 조작에 큰 잠재력을 가지고 있습니다.”라고 저자는 말했습니다. 나는 쓴다 그들의 결론에서.

우주선은 언젠가 트랙터 빔을 유용하게 사용할 수 있지만 공상 과학 소설에서처럼 보일 것 같지는 않습니다. 스타 워즈그리고 스타 트렉그리고 S.IPC의 사냥개 그들은 모두 전투와 분쟁에서 트랙터 빔을 특징으로 합니다.

그러나 사실 그것들은 귀중한 과학적 도구가 될 수 있습니다.

이 기사는 원래 게시자에 의해 게시되었습니다. 오늘의 우주. 읽기 원본 기사.

답글 남기기

이메일 주소는 공개되지 않습니다. 필수 필드는 *로 표시됩니다