如果人类要将微型探测器发射到遥远的太空，其帆的设计就需要在质量、强度和反射率之间取得微妙的平衡。 现在，工程师们发明了一种纳米材料，它可能会起到作用，帮助我们将太空探测器推向光速。
这种新材料由加州理工学院的工程师发明，由硅及其氧化物二氧化硅制成。
该团队已经发现，由这两种材料制成的超薄结构可以将红外光波转化为动量，从而将探测器加速到每秒约 60,000 公里（37,000 英里）的速度。
这是光速的惊人 20%，可以携带一个小型探测器到达我们最近的恒星邻居，即一群称为半人马旁边，在几十年而不是几千年之内。
伸出手去触摸是我们的本性。 虽然我们从遥远的恒星发出的光中了解了很多关于它们的信息，但为了更好地观察，我们仍然渴望走得更近。
将人类送入附近的太阳系不会很快发生。 但科学可能可以利用光子的惯性，使微小的技术部件达到在相对较短的时间内覆盖较远距离所需的速度。
与厚实的空气分子不同，光没有静止质量。 所以它不像风那样“吹”。但飞行的光子仍然具有冲击力根据麦克斯韦电磁辐射方程，通过动量施加压力。
这个想法是使用激光在“光网”或“光帆”上相干地发射红外波长的光子流，该“光网”或光帆附着在我们想要在太空中运输的物体上。
即使对于小物体来说，这也意味着要张开大帆，这反过来又意味着增加更多的质量。 因此，这种帆需要尽可能轻，否则很容易损坏。
您已经可以看到问题开始出现。
然后是热量问题。 撞击构成这个光收集网的分子的光子会被吸收，使它们随着额外的能量而抖动。
因此，完美的材料需要能够通过以辐射的形式快速散发热量来应对高温。
大多数竞争材料，例如铝和，它们捕捉或发光的方式有问题，或者太重，或者太弱。
通过使用纳米材料，工程师可以调整光的吸收和发射方式，从而微调捕获足够光的微妙平衡，从而在不过热的情况下提高速度。
由硅和二氧化硅制成的超薄层？ 还是二氧化硅？ 可能正是我们所需要的。
硅组件将具有正确的折射率，这是光照射和重新发射方式的衡量标准。 这为帆提供了加速所需的推动力。
但硅不太擅长以辐射形式散发热量，因此存在解体的风险。
二氧化硅不具备硅的折射能力。 但它确实比硅本身更有效地将热能转化为辐射，从而提供更好的冷却。
无论这个精确的配方是否是最佳的，都需要进行实验。
但该团队还提出了一个新标准，我们可以用它来测试潜在帆的效率，以衡量其反射率与有效载荷质量的关系，称为反射率调整面积密度（RAAD）。
使用这种测量方法，我们可以比较不同材料的反射率，并更好地估计它们的潜在速度。
时间会证明二氧化硅和硅的混合物是否能达到预期的效果。 即使有，也有未来仍面临诸多挑战在我们可以期待来自太阳系之外的明信片之前。
伊卡洛斯是日本宇宙航空研究开发机构于 2010 年 5 月发射的太阳帆驱动飞船，其帆由酰亚胺聚合物。
它的速度达到了每秒 100 米左右，令人印象深刻？ 足够快地到达到同年 12 月，但速度远不足以进行星际旅行。
尽管如此，这表明我们正在路上。
通过此类研究，未来几年这些挑战可能会继续减少。 这些星星可能还触手可及。
这项研究发表于纳米字母。
