Objektide liigutamine laservalgusega – NASA uurib, kuidas see tegelikkuseks muuta

 (2)
Objektide liigutamine laservalgusega – NASA uurib, kuidas see tegelikkuseks muuta
Foto: physorg.com

Puksiirkiired ehk objektide püüdmine ja liigutamine laservalgusega on seni jäänud teadusliku fantastika pärusmaaks, ent nüüd on rühm NASA teadlaseid pälvinud rahastuse, uurimaks planetaarsete või atmosfääriliste osakeste kaugpüüdmise ning robotkulgurisse või orbitaalsondi analüüsimisele toimetamise kontseptsiooni.

NASA peatehnoloogi büroo OCT on määranud juhtivale uurijale Paul Stysleyle ja tema töörühma liikmetele Demetrios Pouliosele ja Barry Coyle’ile Marylandi osariigis Greenbeltis tegutsevast NASA Goddardi-nimelisest kosmonautikakeskusest sada tuhat dollarit, mille eest uurida eksperimentaalseid meetodeid osakeste "karjatamiseks" ja teisaldamiseks laservalguse abil vastavasse instrumenti — sarnaselt sellele, kuidas tolmuimeja rakendab tolmu kogumiseks ja kotti või kapslisse tõmbamiseks imemisjõudu. Kui osakesed on kokku kogutud, peaks instrument iseloomustama nende koostist, vahendab PhysOrg.

"Ehkki laserpüünised on teadusliku fantastika, eriti "Star Treki" sarja tugisambaks, pole neis midagi kujuteldamatut või tänapäeva tehnoloogilisele oskusteabele saavutamatut," kinnitas Stysley. Töörühm on juba tuvastanud kolm eri lähenemist osakeste, nagu ka üksikute molekulide, viiruste, ribonukleiinhappe ja täielikult toimivate rakkude transportimisele valguse jõul.

"Algne idee oli puksiirkiirte rakendamine orbiidi puhastamiseks prahist," rääkis Stysley. "Sedavõrd kogukate objektide liigutamine oleks aga peaaegu võimatu — vähemalt praegu. Siis tekkiski mõte üritada rakendada sama lähenemist proovide kogumiseks."

OCT hiljuti taasasutatud, revolutsioonilise kosmosetehnoloogia arendamise kannustamisega tegeleva NASA innovatiivsete arenenud kontseptsioonide programmi NIAC rahastuse toel hakkab töörühm uurima tehnoloogia hetkesuutlikkust otsustamaks, milline kolmest tehnikast võimaldaks kõige paremini proove koguda. OCT-le laekus sadu ettepanekuid, millest esialgne rahaeraldus määrati lõpuks vaid 30 finalistile.

Hetkel pruugib NASA maaväliste proovide kogumiseks mitmesuguseid tehnikaid. 1999. aastal startinud kosmosesondis Stardust, mis läbi komeedi Wild 2 pea (nn kooma) lendamise käigus proove kogus, rakendas kosmoseagentuur aerogeeli. Spetsiaalne kapsel toimetas proovid Maale 2006. aastal.

NASA järgmine Marsile läkitatav kulgur Curiosity hakkab marsipinnaproove puurima ja kopaga ammutama, et viia materjalide üksikasjaline analüüs läbi mõnega kulguri arvukatest pardainstrumentidest, nende hulgas Goddardi keskuses välja töötatud Marsi-proovianalüüside instrumendikomplektiga.

"Üldiselt on nood tehnikad osutunud üsna edukateks, kuid neil on teatud piirangud, need maksavad palju ning nende tegevusraadius ja proovide võtmise tempo on väikesed," märkis Stysley. "Optiline lõksustamissüsteem võib aga orbiidil tiirleva kosmosesondi pardale paigaldatuna kahmata soovitud molekule atmosfääri ülakihtidest, maandumiskapslisse viiduna ka maapinnalt või atmosfääri alumistest kihtidest. Teisisõnu saab sellise süsteemi abil pidevalt ja kaugjuhtimise teel püüda osakesi pika perioodi vältel, mis edendaks teaduslikke eesmärke ja samas kahandaks lendudega seotud riske."

Üks eksperimentaalne lähenemine, mida töörühm uurida kavatseb — optiline pööris ehk "optiliste pintsettide" meetod — hõlmab kahe teineteise suhtes vastassuunas leviva kiire rakendamist. Kiirte vastastikmõju tulemusel tekkiv geomeetria püüab osakesi kattuvate kiirte tumedasse tuuma. Uurijad on laboratoorsetes katsetes näidanud, et üht valguskiirtest vaheldumisi võimendades ja pärssides — sisuliselt lõksu püütus osakest ümbritsevat õhku kuumutades — saab osakest koos ringi keskpunktiga liigutada. Selline tehnika eeldab aga atmosfääri olemasolu.

Teise tehnika juures kasutatakse optilisi solenoidkiiri — selliseid, mille intensiivsustipud liiguvad spiraalis mööda levikutelge. Katsed on näidanud, et sellise lähenemisega on võimalik osakesi lõksu püüda ja mõjutada jõuga, mis paneb need liikuma valguskiire suunale vastupidises suunas. Teisisõnu: aineosakesi sikutatakse kogu valguskiire ulatuses tagasi selle allika poole. Erinevalt optilise pöörise meetodist rajaneb see tehnoloogia täielikult elektromagnetilistel nähtustel ning on kasutuskõlblik kosmilises vaakuumiski, mistõttu sobiks see ideaalselt näiteks mitmete planeetide atmosfääripriide kuude koostise uurimiseks.

Kolmas tehnika eksisteerib seni vaid paberil ja seda pole iial laboris demonstreeritud, ütles Poulios. Meetod hõlmab nn Besseli kiirt. Seinale suunatuna koondub tavaline laservalgus väiksesse punkti. Besseli kiire puhul ümbritsevad keskset punkti valgusringid. Teisisõnu paistab Besseli kiir otsevaates nagu tiiki pillatud kivikest ümbritsevate ringlainete muster. Teooria kohaselt võib taoline laserkiir tekitada objekti teele elektri- ja magnetvälju. Nende väljade hajutatud valguspihu võib liigutada objekte tahapoole, s.t kiire liikumise suunale vastupidises suunas.

"Tahame veenduda, et mõistame nende meetodite olemust põhjalikult. Loodame, et üks neist sobib meie tulevaste eesmärkide elluviimiseks," rääkis Coyle. "Kui oleme ühe tehnika välja valinud, saame järgmiseks formuleerida võimaliku süsteemi."

Seejärel saab töörühm taotleda NIAC-ilt täiendavat rahastust tehnoloogia arendamiseks järgmisele tasemele. "Seisame alles stardipakul,“ rõhutas Coyle. "Tegemist on täiesti uue rakendusega, mille realiseerimisest pole veel keegi teatanud."

Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!