NASA заказало ученым разработку притягивающего луча

Физики из космического центра Годдарда (Goddard Space Flight Center) получили от NASA 100 тысяч долларов на изучение методов удалённого захвата небольших частиц. Ученые намерены научить космические аппараты забирать пробы при помощи лучей света, сообщает Мембрана.

«Тянущий луч» (Tractor beam) должен быть построен в рамках программы инновационных передовых концепций NASA (NASA Innovative Advanced Concepts — NIAC).

Изначально ученые хотели применить идею для перемещения лазером орбитального мусора, но потом поняли, что крупные объекты таким методом передвигать сложно. Однако, если объекты малы (космические пылинки, песчинки или живые клетки), с помощью лазеров их действительно можно тащить к источнику света.

Различные группы физиков давно проводят опыты с так называемыми оптическими ловушками, в которых при помощи лучей удерживаются во взвешенном состоянии или передвигаются отдельные молекулы, вирусы или микрочастицы. Эти опыты и послужили отправной точкой в новой работе.

Команда определила три различных подхода для транспортировки частиц. В одном случае предлагается использовать некую вариацию оптических щипцов. Метод предполагает применение встречных пучков волн, формирующих световое кольцо. В лабораторных опытах американцы уже показали, что попеременно регулируя интенсивность составляющих такого смешанного пучка, можно нагревать воздух с разных сторон от захваченной частицы, тем самым заставляя её двигаться. Правда, этот способ работает лишь в атмосфере.

Второй вариант тянущего луча опирается исключительно на электромагнитное взаимодействие, поэтому годится для любой среды. Этот метод получил название луч-соленоид (solenoid beam). В нём пики интенсивности словно закручиваются спиралью вокруг оси распространения. Первые опыты учёных NASA показали, что такой световой винт способен тянуть мелкие частицы по направлению к источнику излучения.

Третий вариант предполагает использование пучков Бесселя (Bessel beam). Если направить такой луч на экран, можно увидеть яркую центральную точку, окружённую многочисленными кольцами, наподобие кругов на воде. Луч Бесселя обладает рядом полезных свойств, например, он может восстанавливаться «за спиной» у небольшой преграды. Кроме того, он может формировать прямо перед объектом и за ним определённый набор электрических и магнитных полей, способных приводить частицы в движение, в том числе в сторону излучателя.
Группа из центра Годдарда намерена детально протестировать все три способа создания тянущего луча, отобрать оптимальный и развить его.

Между тем, лазер для взятия проб уже имеется в арсенале американского аппарата Curiosity, который должен стартовать к Марсу в конце ноября. Но в нем луч лишь испаряет небольшую порцию камня, а состав паров дистанционно определяется спектрометром.

В случае успеха нового проекта луч лазера мог бы засасывать крошечные порции вещества на борт аппарата. Аналогичным способом спутник мог бы брать пробы из верхних слоёв атмосферы прямо с орбиты, или захватывать пылинки из кометного хвоста, пролетая на безопасном расстоянии от небесного тела.