В апреле 2026 года опубликованы результаты эксперимента, проведенного в условиях микрогравитации, которые демонстрируют принципиально новый подход к космическому движению. Международная команда исследователей показала, что лазерное излучение способно эффективно разгонять сверхлегкие структуры из графена — без использования традиционного топлива.
Эксперимент в условиях невесомости
Испытания прошли в рамках параболического полета Европейского космического агентства (ESA). Такие полеты создают кратковременные периоды невесомости за счет движения самолета по специальной траектории.
Во время 86-й кампании параболических полетов в мае 2025 года ученые использовали ультралегкие образцы графенового аэрогеля — материала с крайне низкой плотностью. В моменты микрогравитации на эти образцы направляли лазерное излучение, чтобы изучить их поведение в условиях, приближенных к космическим.
Результат оказался однозначным: под действием лазера образцы мгновенно начинали двигаться вперед.
Почему графен оказался ключевым материалом
Графен — это форма углерода толщиной в один атом, обладающая высокой прочностью и крайне малой массой. В виде аэрогеля он приобретает дополнительное свойство — сверхнизкую плотность, что делает его особенно чувствительным к воздействию света.
В эксперименте плотность материала составляла около 0,01 г/см³. В таких условиях даже относительно слабое давление света становится достаточным для создания заметного ускорения.
В микрогравитации эффект усилился:
- образцы проходили расстояние порядка 50 мм за доли секунды;
- достигали скорости около 1,7 м/с;
- создаваемая тяга оценивалась примерно в 0,6 миллиньютона.
Для сравнения, в условиях земной гравитации движение было значительно слабее, что ранее мешало наблюдать полный потенциал технологии.
Физический принцип: давление света
Основой явления является перенос импульса фотонами. Свет, несмотря на отсутствие массы покоя, обладает импульсом и способен передавать его объектам при взаимодействии.
Это явление лежит в основе концепции лазерной тяги — направления, где энергия подается извне (например, с Земли или орбитальной станции), а сам аппарат не несет топливо.
Существует два ключевых механизма:
- давление излучения (как в солнечных парусах);
- нагрев и выброс материала (лазерная абляция).
В данном эксперименте основной вклад в движение вносит именно взаимодействие света с ультралегкой структурой графена.
Потенциальные применения в космосе
Результаты исследования указывают на несколько практических направлений:
1. Управление спутниками
Лазеры могут использоваться для точной коррекции орбиты без расхода топлива. Это увеличит срок службы аппаратов.
2. Солнечные и лазерные паруса
Технология может стать развитием концепции световых парусов, где движение обеспечивается не солнечным светом, а направленным лазерным лучом.
3. Увеличение полезной нагрузки
Отказ от топлива освобождает массу, которую можно использовать для научных приборов или оборудования.
4. Дальние космические миссии
Безтопливная тяга потенциально снимает ограничения, накладываемые ракетным уравнением, что критично для межпланетных и межзвездных проектов.
Ограничения и текущий статус
Несмотря на впечатляющие результаты, технология находится на ранней стадии. Основные ограничения:
- необходимость мощных и точно направленных лазеров;
- сложность передачи энергии на большие расстояния;
- управление устойчивостью движения объекта;
- масштабирование эффекта для реальных космических аппаратов.
Также важно учитывать, что эксперимент проводился на малых образцах и в контролируемых условиях кратковременной невесомости.
Значение для космической инженерии
Работа демонстрирует, что свет может использоваться не только для передачи энергии или связи, но и как полноценный инструмент создания тяги. Это подтверждает перспективность так называемых систем «направленной энергии», где источник энергии отделен от аппарата.
Если технология будет доведена до практического применения, это приведет к пересмотру базовых принципов космических полетов — от зависимости от топлива к управлению энергией извне.
Вывод
Эксперимент с графеном в микрогравитации впервые наглядно показал, что лазерное излучение способно создавать заметную тягу в условиях, близких к космическим. Это подтверждает реалистичность концепций безтопливного движения и открывает новое направление в разработке космических двигательных систем.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
