Belki traktorowe mają intuicyjny sens. Materia i energia oddziałują na siebie na niezliczone sposoby w całym wszechświecie. Magnetyzm i grawitacja to siły natury, które mogą trzymać rzeczy razem, więc istnieje pewien precedens.
Jednak rzeczywista geometria belki ciągnika jest inna.
Wiązka traktorowa to urządzenie, które może przenosić obiekt na odległość. Pomysł pochodzi z opowiadania science fiction z 1931 roku pt Kosmiczne ogary z IPC:
Lee Cheer Bronx. Tytani mieli wiązkę traktorową dawno temu – wysłało mi to pełne znieczulenie – i Jowiszanie je mają. Będziemy go mieć za trzy dni, a pozbycie się również wstecznego biegu ciągnika – belki pchającej lub kompresora powinno być dość proste. „
Jeśli sci-fi ma coś do powiedzenia na ten temat, promienie traktora będą już znajome i możemy być wdzięczni Star Trek I Gwiezdne Wojny za jego rozpowszechnienie.
Ale promienie traktorowe istnieją, chociaż ich zasięg jest tylko mikroskopijny.
Mikroskopijne promienie trakcyjne są wykorzystywane w urządzeniach zwanych pęsetami optycznymi. Pęsety optyczne wykorzystują lasery do przenoszenia mikroskopijnych obiektów, takich jak atomy i nanocząsteczki. Znajdują zastosowanie w biologii, nanotechnologii i medycynie.
Te zestawy ciągników działają na mikroskopijne organizmy, ale nie są wystarczająco mocne, aby ciągnąć duże przedmioty.
Teraz zespół naukowców z powodzeniem zademonstrował mikroskopijną wiązkę traktorową. W czasopiśmie opublikowali artykuł opisujący ich pracę Ekspres optyczny. Jego adres to „Makroskopowy opór laserowy oparty na sile Knudsena w rozrzedzonym gazie,Głównym autorem jest Li Wang z Qingdao University of Science and Technology w Chinach.
W poprzednich badaniach siła oporu światła była zbyt mała, aby przyciągnąć mikroskopijny obiekt. Powiedział Wang.
„Dzięki naszemu nowemu podejściu przyciąganie światła ma znacznie większą amplitudę. W rzeczywistości jest trzy razy większe niż ciśnienie światła używane do napędzania żagla słonecznego, który wykorzystuje pęd fotonów do wywierania niewielkiej siły ciągu”.
Makroskopowa wiązka traktorowa działa tylko w określonych warunkach laboratoryjnych, więc jest to raczej demonstracja niż praktyczny rozwój. Przynajmniej jeszcze nie.
Przede wszystkim działa na przeznaczonym do tego celu materiale: makroskopowym grafenie-SiO2 Obiekty złożone wykonane przez naukowców do eksperymentów.
Po drugie, działa w rozrzedzonym środowisku gazowym, które ma znacznie niższe ciśnienie niż ziemska atmosfera. Chociaż ogranicza to ich skuteczność tutaj na Ziemi, nie każdy świat ma ciśnienie atmosferyczne takie jak nasze.
„Nasza technologia zapewnia bezkontaktowe, długodystansowe podejście, które może być przydatne w różnych eksperymentach naukowych” Powiedział Wang.
„Środowisko rozrzedzonego gazu, którego użyliśmy do zademonstrowania tej techniki, jest podobne do tego, co w nim znaleziono Mars. Dlatego może mieć potencjał, aby pewnego dnia manipulować pojazdami lub samolotami na Marsie”.
Ich urządzenie działa na zasadzie ogrzewania gazowego. Laser nagrzewa obiekty kompozytowe, ale jedna strona jest gorętsza od drugiej. Cząsteczki gazu z tyłu otrzymują więcej energii, która przyciąga ciało. Ciało porusza się pod niskim ciśnieniem w środowisku gazu rozrzedzonego.
Naukowcy zbudowali urządzenie do skręcania – lub obracania – wahadła wykonanego z grafenu-SiO2 Struktura kompozytowa ilustrująca zjawisko oporu laserowego. Ten wyświetlacz sprawił, że było to widoczne gołym okiem. Użyli innego urządzenia do pomiaru uderzenia.
„Odkryliśmy, że siła ciągnąca była trzy razy większa niż przy lekkim nacisku” Powiedział Wang. „Dodatkowo holowanie lasera jest powtarzalne, a siłę można regulować, zmieniając moc lasera”.
Inni badacze mają Traktowane belki ciągnika W ostatnich latach z mieszanymi wynikami. NASA była zainteresowana realizacją pomysłu wykorzystania wiązek traktorowych do pobierania próbek z pojazdu nawodnego MSL Curiosity. ChemCam to jedno z narzędzi Curiosity.
Obejmuje laser odparowujący skałę lub regolit, a następnie mikroskop do spektrofotometrycznego pomiaru jego składników. Ale NASA zastanawiała się, czy wiązka traktorowa mogłaby wciągnąć małe cząsteczki z odparowanej próbki do łazika w celu pełniejszego badania.
a Prezentacja NIAC NASA Od 2010 roku powiedział: „Jeśli technologia Tractor Beam jest zawarta w„ ChemCam2 ”dla chmur cząstek pyłu i plazmy, Tractor Beams może dodać wiele dodatkowych możliwości naukowych:
- Laserowa spektroskopia jonowa
- spekrtometria masy
- Spektroskopia Ramana
- Błysk rentgenowski
W tej samej prezentacji powiedziano, że wiązki trakcyjne mogą być używane do zbierania cząstek z ogonów komet, pióropuszy lodowych na Enceladusie, a nawet chmur w ziemskiej atmosferze lub innych atmosferach.
Nigdy się nie zmaterializował, ale pokazuje, jak atrakcyjny może być pomysł.
Te nowe badania przyniosły interesujące wyniki, chociaż nie zbliżają się do rzeczywistego praktycznego wdrożenia. Wymagane jest dużo pracy i inżynierii, zanim będzie można zbliżyć się do praktyczności.
Po pierwsze, musi istnieć dobrze rozumiana podstawa teoretyczna opisująca, w jaki sposób efekt działa na obiekty o różnych rozmiarach i kształtach oraz blezery o różnych mocach w różnych atmosferach.
Naukowcy oczywiście o tym wiedzą, ale zwracają uwagę, że nadal jest to skuteczny dowód słuszności koncepcji.
„Nasza praca pokazuje, że elastyczne manipulowanie światłem na mikroskopijnym obiekcie jest możliwe, gdy interakcje między światłem, obiektem i medium są dokładnie kontrolowane” Powiedział Wang.
„Pokazuje również, jak złożone są interakcje laser-materia i że wiele zjawisk jest nie do zrozumienia zarówno w skali makro, jak i mikro”.
Kluczową częścią jest to, że to badanie przenosi wiązki turbiny z mikroskopowej na makroskopową. To ogromna granica, którą trudno przekroczyć.
„Ta praca rozszerza zmętnienie optyczne ze skali mikroskopowej na makro, co ma ogromny potencjał do dużych manipulacji optycznych” – powiedzieli autorzy. piszę w ich konkluzji.
Statki kosmiczne mogą kiedyś dobrze wykorzystać promienie traktorowe, ale jest mało prawdopodobne, aby wyglądały tak, jak w science fiction. Gwiezdne WojnyI Star Treki S.Psy IPC Wszystkie zawierają belki trakcyjne w walce i konflikcie.
Ale w rzeczywistości mogą stać się cennymi narzędziami naukowymi.
Ten artykuł został pierwotnie opublikowany przez wszechświat dzisiaj. Przeczytać Oryginalny artykuł.
„Całkowity miłośnik kawy. Miłośnik podróży. Muzyczny ninja. Bekonowy kujon. Beeraholik.”
More Stories
Pilna potrzeba hybrydowych i naturalnych rozwiązań klimatycznych
MIT ogłasza stypendia Bose 2024
Najstarszy organizm bioluminescencyjny zidentyfikowany jako koralowiec zmienia rozumienie paleośrodowiska