A napvitorlák ötletét Carl Sagan amerikai csillagász már a hetvenes években felvetette, mint a csillagközi utazást lehetővé tévő technológiát. A napvitorlát, a hajók vitorlájához hasonló módon, a szél hajtja, csak éppen nem a Föld légkörében, hanem az űrben. A napszél töltött részecskék áramlása, ami a Napból indul ki, és elegendő energiát biztosíthat ahhoz, hogy a napvitorlát messzire “fújja”, akár még a csillagközi utazást is lehetővé téve. Ehhez azonban a vitorlának olyan extrémen vékony, tükröződő anyagból kell állnia, amit nehéz kifejleszteni, legalábbis akkor, ha a cél a fényévekre lévő helyszínek meglátogatása.

Különféle napvitorla típusokkal már a gyakorlatban is kísérleteznek a kutatók, a Planetary Society például 2019-ben útjára indította a LightSail 2 eszközt, ami három évig keringett Föld körüli pályán 720 kilométeres magasságban. A misszió végül az erősödő napaktivitás, több napkitörés és az emiatt "sűrűbbé" váló légkör miatt ért véget, mivel ezek a körülmények fokozatos ereszkedésre késztették a vitorlást, míg az elégett a légkörben. A technológiai demonstráció nem az első, és nem is az utolsó volt a tesztek sorában, de annyit bizonyított, hogy a napvitorlások távolabbra juttatását nem egyszerű megoldani, lényegében valódi technológiai áttörésekre van szükség a csillagközi utazás ilyen formában történő megvalósításához.

A Brown Egyetem és a Delft Műszaki Egyetem kutatói most viszont kifejlesztettek egy új módszert a napvitorlák anyagának elkészítéséhez, ami jelentős előrelépést hozhat a működőképes vitorlások kialakításában. A módszer lényege, hogy az egészen vékony, 200 nanométer vastagságú, szilikon-nitridből készült anyagot speciális technikával kilyuggatják az egyik oldalán, ezzel növelve a reflektivitását a megfelelő hullámhosszokon. A napvitrolásoknak a tervek szerint a Földről indított lézersugarakkal adják majd meg a kezdőlökést, ami kellő sebességre (a fénysebesség 20%-ára) gyorsítja őket néhány perc alatt, a lézer hatását viszont negatívan befolyásolja a gyorsan távolodó vitorlás Doppler-effektusa. A több milliárdnyi nanoméretű lyuk segít az anyag tömegének csökkentésében (ami létfontosságú a napvitorlás esetében) és a türközödőképesség fokozásában is.

A kutatók egy 60*60 milliméteres anyagot hoztak létre az új technikával, és egyelőre csak laboratóriumi körülmények között tesztelték a hatékonyságát, de a jövőben ennél sokkal nagyobb vitrolákra lesz szükség a misszió megvalósításához. A Breakthrough Initiative programhoz tartozó, az orosz-izraeli milliárdos, Yuri Milner, valamint Stephen Hawking és Mark Zuckerberg által is támogatott Starshot projekt 2016-ban kitűzött célja ugyanis az, hogy az Alpha Centauri rendszerbe 20 év alatt eljutó napvitorlásokat építsenek, ezek pedig sokkal nagyobb méretűek kell, hogy legyenek a 6 centis vitroláknál. Az elképzelések szerint ezek a napvitrolások akár 10 négyzetméter nagyságúak lehetnek, miközben a tömegük nem haladhatja meg az 1 grammot, és az általuk szállított miniatürizált elektronikai eszközök (kamerák, szenzorok, kommunikációs egységek) sem nyomhatnak többet összességében 1 grammnál. A kutatók által kifejlesztett anyagmegmunkálási módszer egyik nagy előnye, hogy a csillagászati gyártási költségeket és a rendkívül hosszú gyártási időt is töredékére csökkenti, így nem kell sok-sok évtizedet várni a napvitrolások elkészültére.

Összehasonlításképpen: a számítások szerint a 60*60 milliméteres anyag elkészítése a hagyományos módszerekkel 15 évbe telt volna, míg az új megoldással egy nap alatt befejezték több ezerszer alacsonyabb költséggel.

(Fotó: Planetary Society, TU Delft, AstreaLyrioth/ Pixabay)