Desarrolladores de la Universidad de Brown y la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos) han diseñado vela ultraligera espaciales capaz de alcanzar la estrella más cercana, Alfa Centauri, en sólo unos décadas
Un nuevo concepto consiste en la creación de una vela reflectante ultrafinaque serán empujadas por láseres del mismo modo que el viento empuja un velero. Estas velas ligeras pueden reducir el tiempo de los vuelos espaciales a los sistemas estelares más cercanos a nosotros a tan sólo unas décadas. Investigadores de los Países Bajos han propuesto una nueva forma de diseñar y fabricar membranas ultrafinas y altamente reflectantes para velas ligeras
Según los desarrolladores, sus homólogos sólo mide 60 mm de ancho y largo, y su grosor no supera los 200 nanómetros. La superficie está cubierta de miles de millones de agujeros a nanoescala para reducir su peso y mejorar su reflectividad.
«Este trabajo es el resultado de la colaboración entre teóricos de la Universidad de Brown y experimentadores de la Universidad Tecnológica de Delft, que ha permitido diseñar, fabricar y probar una vela altamente reflectante con la mayor relación de aspecto registrada hasta la fecha. El avance experimental del equipo de Richard Norte demuestra que su proceso de fabricación es escalable hasta el tamaño necesario para los viajes interestelares y puede hacerse de forma rentable. Al mismo tiempo, mi equipo está muy entusiasmado con el importante papel que desempeña nuestro último método de optimización basado en aprendizaje automáticoen la resolución de un problema de ingeniería tan interesante y complejo,», — afirma Miguel Bessa, coautor del estudio y profesor asociado de la Escuela de Ingeniería de la Universidad Brown.
Investigación inspirados por la iniciativa Starshot Breakthrough, fundada por el empresario Yuri Milner y el físico Stephen Hawking. Su objetivo es utilizar láseres terrestres para alimentar cientos de metros de velas de luz que propulsen diminutas naves espaciales del tamaño de un microchip.
Según los investigadores, el nuevo diseño de la vela ligera puede ampliarse fácilmente hasta un metro de tamaño y es relativamente barato. En el diseño de su propia vela ligera, los investigadores holandeses utilizaron una sola capa de nitruro de silicio, que es ligera y sorprendentemente resistente.
Los científicos trabajaron para maximizar su reflectividad y hacerla lo más ligera posible. La reflectividad de la superficie determina la presión de la luz detrás de la vela, lo que afecta directamente a su aceleración. Al mismo tiempo, cuanto más ligero es el material, menos fuerza necesita para acelerar, por lo que menos peso proporciona mayor velocidad.
Optimizando su propio diseño, los científicos holandeses idearon un patrón de agujeros a nanoescala, miles de millones de ellos colocados por toda la superficie del material con un diámetro inferior a una longitud de onda. Utilizaron un nuevo método de inteligencia artificial para optimizar la forma y la ubicación de los agujeros con el fin de aumentar la reflectividad y reducir el peso. Una vez optimizado el diseño, el equipo, dirigido por Richard Norte, pasó a fabricar un prototipo en el laboratorio.
«Hemos desarrollado un nuevo método de grabado que nos permite eliminar cuidadosamente el exceso de material y producir una vela ligera. Si las velas se rompen, lo más probable es que sea durante la producción. Cuando las velas están suspendidas, en realidad son bastante resistentes», — señala Norte.
Según los investigadores, producir este diseño con métodos tradicionales habría sido caro y habría llevado unos 15 años. Sin embargo, los nuevos métodos han reducido el tiempo de producción a un solo día, por lo que resulta mucho más barato.
Los resultados del estudio se publican en la revista Nature Communications
Fuente: SciTechDaily
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