未来星际旅行的新希望_风闻

编译／雷鑫宇  审稿／西莫  责编／唐林芳

研究人员就光悬浮-推动技术展开了研究，有望用于未来航天器的设计和制造。

具有纳米图案的物体，可以通过自我调节以适应光束照射。

eurekalert.org网站3月19日载文称，美国加州理工学院（Caltech）的研究人员提出了一种可用于未来航天器的设计方案：通过在材料表面“绘制”特定的纳米级图案，可以只用光来悬浮和推动物体。尽管这项研究尚处于理论阶段，但是它对于未来航天器的设计和制造有重要的启示和推动作用。

据称，基于光悬浮-推动技术的未来航天器可以在20年内到达太阳系外最近的行星。相关研究由加州理工学院应用物理与材料科学教授Harry Atwater团队完成，并在《自然·光子学》杂志网络版发文报道。

“光学镊子”的发展使科学家们能够利用激光束的辐射压力来移动和操纵诸如纳米粒子在内的微小物体。这项研究为2018年的诺贝尔物理学奖奠定了基础。然而，光学镊子只能实现极短距离内对微小物体的操纵。论文第一作者、博士后研究人员Ognjen Ilic类比道：“你可以用吹风机产生的稳定气流使乒乓球悬浮起来，但是如果乒乓球质量过大或者乒乓球离吹风机太远，吹风机就无能为力了。”

然而在Ilic等的研究中，不同形状和尺寸的物体（从微米到米）都可以用光束来操纵。实现这个操作的关键在于物体表面的特殊纳米级图案。图案与光产生相互作用，使物体在受到扰动时也能自我调整，进而产生“复原”扭矩，使其稳定保持在光束作用中。因此，使物体悬浮不需要高度聚焦的激光束，物体本身的“编码”图案可以保持其稳定性——光源甚至可以远在数百万英里之外。

论文作者、人工光合作用联合中心主任Atwater说：“我们已经提出了一种可以悬浮宏观物体的方法。这是一个大胆而有趣的设计。虽然将这种技术真正作为新一代航天器的推进方式还有很长的路要走，但我们已经开始对其原理性问题展开了研究。”从理论上讲，使用光学悬浮推进技术的宇宙飞船可以由地球上的激光源加速而无需携带燃料。飞船的速度甚至有望达到相对论速度，这将使其有可能抵达其他恒星。Atwater还认为，这项技术可以用于快速制造精密的微型电路板。

来源：《自然·光子学》

期刊编号：1749-4885

原文链接：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-03/ciot-low031819.php

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