Американское космическое агентство НАСА выделило средства на исследование лазерных лучей, которые могут быть использованы для сбора материалов на других планетах.


Захватные лучи основаны на использовании неравномерностей в интенсивности излучения на срезе лазерного пучка

На дальнейшую работу по трем направлениям в области лазерных исследований выделено 100 тысяч долларов.

В научной литературе появлялось несколько публикаций по проблеме использования так называемых захватных лучей, однако до практического применения дело не доходило.

Сотрудник космического центра имени Годдарда Пол Стайсли заявил, что изучение этого вопроса может привести к интересным результатам.

«Захват предметов лазерными лучами не является фантастикой и вполне укладывается в современные научные представления», – считает он.

«Волшебные лучи» – не фантастика

Одна из групп исследователей сосредоточила внимание, прежде всего, на эффекте оптического пинцета, когда объект удерживается в точке пересечения двух лазерных лучей. Однако такой эффект требует присутствия атмосферы.

Два других метода основаны на использовании необычной геометрии лазерного луча – так называемых соленоидных лучей и лучей Бесселя.

Внутри соленоидного лазерного пучка пики интенсивности излучения располагаются по спирали вдоль оси пучка. В пучке Бесселя интенсивность излучения резко колеблется на большем расстоянии от оси пучка.

Соленоидные лучи уже доказали свою способность перемещать объекты в лабораторных экспериментах, однако в случае лучей Бесселя такая возможность остается теоретической.

По словам доктора Стайсли, во всех трех случаях речь идет об очень слабом эффекте, однако в космическом пространстве он может превзойти существующие методы сбора проб для анализа.


Классические методы сбора проб грунта на поверхности планеты являются чересчур энергоемкими

«С помощью лазерных лучей орбитальные аппараты смогут улавливать нужные молекулы из верхних слоев атмосферы, а спускаемые аппараты на поверхности планеты смогут забирать микроскопические количества пород для анализа, – объясняет сотрудник НАСА. – Иными словами, они позволяют в течение длительного времени и с минимальными затратами энергии собирать пробы вещества, что при использовании классических методов обходится слишком дорого».

Ниже ещё один материал по теме:

«Захватный луч» может быть не выдумкой фантастов

Лазер может действовать как притягивающий луч, утверждают ученые, то есть притягивать небольшие объекты к источнику, из которого он исходит.

Современной науке известно, что свет давит на то, на что попадает. В обыденной жизни мы этого не замечаем, но солнечный парус — приспособление, использующее для движения давление солнечного света (солнечный ветер), — уже испытан в космосе.


Главное в этом методе — использование лазера с определенной формой луча

Что же касается способности света притягивать предметы, то ее до сих пор подозревали только фантасты, введшие в оборот даже особый термин — гравитационный луч. И вот теперь исследователи из Гонконга и континентального Китая утверждают, что они просчитали условия, при которых такое действие возможно.

При этом они предупреждают: не стоит ожидать, что это позволит создавать виды оружия, подобные тем, которыми пользуются герои фантастических сериалов: луч в состоянии притягивать лишь очень малые объекты.

Круги на воде

Этот эффект отличается от того, которым пользуются в методе, известном как «оптический пинцет», когда мельчайшие предметы помещаются в фокусе лазерного луча и передвигаются. Та сила, о которой говорят китайские ученые, постоянна и действует лишь в одном направлении: она притягивает объект к источнику света.

При этом она действует только в том случае, если луч попадает прямо на объект, то есть этот метод отличается от того, который в 2010 году продемонстрировали австралийские исследователи, которые двигали захваченную частицу, разогревая лазером воздух вокруг нее.

Еще одно условие этого метода — в том, что использоваться должен не стандартный лазерный луч, а тот, который известен как пучок Бесселя: его интенсивность имеет очень точную структуру пиков и спадов, а сам пучок визуально напоминает круги, расходящиеся вокруг брошенного в пруд камня.

Если бы пучок Бесселя столкнулся с неким объектом не напрямую, а под скользящим углом, считают исследователи, это могло бы инициировать определенную силу, идущую в обратном направлении.

При этом атомы и молекулы объекта-мишени впитывали бы свет, а затем вновь излучали его — и частицы этого реизлучения двигались бы вперед в направлении движения пучка; происходила бы интерференция, и объект получал бы толчок в сторону источника луча.

Радикальная идея

«Свет и в самом деле может притянуть частицы, — пишут авторы исследования на специализированном сервере библиотеки Корнелльского университета в Нью-Йорке. — А это может открыть новые пути в развитии оптической микроманипуляции, одним из типичных примеров которых может быть передвижение частицы в обратном направлении на большие дистанции и сортировка частиц».

Профессор Ортвин Хесс из Имперского колледжа Лондона называет работу коллег (которая, впрочем, еще тщательно не изучена другими физиками) чрезвычайно увлекательной и добавляет, что она представляет собой смелую идею.

«Это можно сравнить с лодкой, идущей по воде, — объясняет профессор Хесс корреспонденту Би-би-си. — В водовороте, который образуется в ходе поступательного движения вперед, есть зоны, которые в буквальном смысле, похоже, движутся назад. У судна есть форма, и такие противотечения образуются по бортам; и когда вы используете пучок Бесселя, вы получаете определенные зоны, ведущие себя подобным образом».

Тем не менее британский ученый отмечает: появление этого эффекта можно прогнозировать только на короткой дистанции, да и сам эффект пока еще нуждается в экспериментальной демонстрации.

«Это прекрасное начало, — заключает он. — Как это всегда бывает в теории: если нет теоретического доказательства, что это совершенно невозможно потому-то и потому-то, значит, это может быть».

По материалам BBC