В космос — по трубопроводу

Симферопольский физик Владлен Шведов изобрел принципиально новое устройство на основе лазерных технологий — «световой трубопровод».

Возможно, благодаря «гигантскому оптическому манипулятору» — так официально называется чудо-аппарат —  искусственные спутники Земли будут отправляться в космос без топлива.

Идеи без границ

С момента появления первых аэрокосмических аппаратов идея управлять телом в пространстве без затрат его собственной внутренней энергии будоражит воображение ученых. Ведь это очень заманчиво — избавиться от груза топлива, везущего самого себя и превосходящего массу полезного космического «багажа».

Долгое время в мечте о космической экономии перспективным оставался прин­цип передачи энергии телу от лазерной установки. Сегодня эта идея блестяще реализована в так называемых «оптических пинцетах». Эти приборы широко используются во многих областях науки как инструмент бесконтактной манипуляции над микрочастицами. Но их применение ограничено сверхмалыми пространственными возможностями. «Пинцет» работает на «площади» всего в 100 мкм, а манипулирует частицами еще меньших размеров. Кроме того, прибор можно применять только в жидкой среде или в вакууме.

С этими, на первый взгляд, непреодолимыми препятствиями успешно справились участники международного проекта, ученые двух исследовательских центров — Таврического национального университета им. Вернадского (г. Симферополь) и Австралийского национального университета. Проект стоимостью $450 тыс. реализован на территории австралийского вуза. Группе ученых под руководством докто­ранта кафедры общей физики физического факультета ТНУ им. Вернадского Владлена Шведова удалось передвинуть в пространстве стеклянные шарики на один метр со скоростью 10 сантиметров в секунду. После своего недавнего приезда в Симферополь Шведов снова отправился в Австралию, где будет продолжать экспериментальную работу.

В оптических вихрях

Cуть идеи заключается в использовании недавно открытых лазерных пучков, или иначе — оптических вихрей. Дело в том, что сердцевина таких оптических пучков абсолютно освобождена от световой энергии, то есть это пустая в середине «труба», созданная из «горячих» световых стенок. Разность давлений между холодным центром и «горячей» оболочкой держит транспортируемый груз строго вдоль оси светового вихря.

— Фактически такая система аналогична трубопроводу, в котором роль материальных стенок играет световое поле, — поясняет Шведов. — Регулируя направление, мощность и оптические параметры «светового трубопровода», можно контролировать скорость и положение частицы в пространстве, доставить ее в необходимую точку и даже вернуть обратно.

Пока исследователи продемонстрировали перемещение объектов на расстояние до одного метра. Но, в принципе, преград в увеличении дистанций нет.

— Хотя еще рано говорить обо всех возможных применениях нового способа перемещения тела в пространстве, но уже сегодня работа получила самую высокую оценку со стороны ведущих физиков современности, — за­явил В. Шведов на презентации проекта в Симферополе. — И кто знает, возможно, в недалеком будущем мы станем свидетелями запусков малогабаритных искусственных спутников Земли с помощью стационарных лазерных установок. Но уже сего­дня данный метод можно использовать в ситуациях, когда требуется переместить в лабораторном масштабе микрообъект, контакт с которым нежелателен или просто невозможен.