Китайцы — не единственные исследователи, работающие в данном направлении. Сразу две группы физиков из США и Дании предложили схожие схемы создания притягивающего луча. Статьи ученых появились в журнале Physical Review Letters.
Объектом изучения опять-таки были лучи Бесселя. Они обладают рядом замечательных свойств, в частности, фотоны в них движутся под углом к направлению распространения самого луча. А так как частицы падают на поверхность тела под углом, то сила отталкивания у такого луча меньше, чем у обычного.
Более того, физики утверждают, что, подбирая свойства объекта и параметры луча, можно добиться того, что объект будет сам отражать больше света в направлении от источника, чем к источнику. Вместе с пониженным давлением в луче Бесселя этого достаточно для того, чтобы объект начал двигаться в направлении источника света.
В будущем, как полагают эксперты НАСА, удаленный захват предметов световыми лучами решит проблему взятия образцов с поверхности или из атмосферы небесных тел. Сегодня приходится разрабатывать сложные механизмы для посадки, взятия проб и последующего взлета, которые удорожают космические программы и увеличивают шансы неудачи экспедиции из-за возможности крушения. Если же удастся использовать притягивающий луч, образцы для анализа можно будет брать, оставаясь на орбите.
Первоначально ученые хотели создать притягивающий луч для сбора космического мусора, однако поняли, что мощности современных устройств для этого недостаточно. Пока они переключились на проект по захвату мельчайших частиц: пыли, отдельных молекул и даже ДНК в живых клетках.
Ныне команда физиков из центра Годдарда прорабатывает три подхода к решению проблемы. Первый заключается в реализации «оптического вихря», или, как они говорят, «оптического пинцета». Он предполагает использование двух встречных пучков волн, формирующих кольцевую структуру. Изменяя интенсивность одной волны, по сути, нагревая воздух с одной стороны от захватываемой частицы, можно заставить ее двигаться.
Этот способ годится для исследований в атмосфере.
Второй метод можно использовать в любой среде, поскольку он основан на электромагнитном взаимодействии. В нем используется «луч-соленоид», и пики интенсивности закручиваются по спирали вокруг оси взаимодействия. Тестирование показало, что так можно захватить и притянуть твердые предметы.
Третий метод пока существует только на бумаге и использует пучки Бесселя, о которых говорилось выше.
Физики намерены исследовать все три варианта «лучей захвата» и предложить НАСА оптимальный.
Наиболее перспективным методом притягивания пучком света многие эксперты все же считают луч Бесселя.
Физики Дэвид Раффнер и Дэвид Гриер из Нью-Йоркского университета (США) попытались разобраться, почему пока он столь маломощен. Выяснилось, что настроить соответствующим образом луч Бесселя весьма сложно. Притягиваемый объект у тех же китайских физиков получился микроскопическим потому, что рассеивание света от Бесселева луча происходило не только по направлению к наблюдателю, но и от него.
Однако сложности такой настройки можно обойти, полагают ученые, если использовать сразу два луча Бесселя — вместе с линзой, слегка изгибающей направления распространения лучей таким образом, чтобы они накладывались друг на друга в районе тела-цели. При этом результирующий импульс направлен к наблюдателю, что теоретически позволяет получить более мощный притягивающий луч.
Диаграмма аксиконической линзы и получаемого луча Бесселя.
Повторное формирования центральной яркой области луча Бесселя за препятствием.
Сечение симметричного луча Бесселя и график зависимости интенсивности от радиуса.
Заметим, что предложенное американцами решение частично совпадает с теоретическими рецептами, сформулированными израильскими физиками. Впрочем, чтобы реализовать притягивающий луч для работы с крупными объектами, пока требуется слишком много энергии. При этом есть опасность, что такая энергия, будучи приложена к крупному телу, скорее всего, испарит его еще до того, как оно будет притянуто достаточно близко к наблюдателю.
У СОРОКИ НА ХВОСТЕ