ソーラーセイル（光帆）は超薄型（人間の髪の毛の約1/1000の幅）の大規模な反射構造物で、レーザーからの放射圧を宇宙船の推進力として使用する。ブレークスルー・スターショット・イニシアチブは2016年に研究資金提供の計画を発表し、ソーラーセイルを使って小型宇宙船を最も近い恒星系であるアルファ・ケンタウリに送ることを目指している。強力な地上ベースのレーザーを使用して小型探査機を光速の20%まで加速し、約20年で目的地に到達することを期待している！ソーラーセイルの製造はかつて複雑な15年のプロセスだったが、彼らの資金提供のおかげで、わずか1日に効率化された。
この進歩はTUデルフト大学やブラウン大学などの研究チームによるナノテクノロジーベースのソーラーセイル開発のおかげである。彼らのアプローチは極めて薄い反射板を作り出し、大規模化できると信じているが、現在のプロトタイプはわずか60mm x 60mmで厚さはたった200ナノメートルである。チームは、この技術を拡大して7つのサッカー場をカバーするほどの帆を生産できるが、それでも軽量であると確信している。
「カリフォルニア工科大学などによる分野の他の最近の進歩は、マイクロメートルスケールで帆構造のナノスケール制御を実証していますが、私たちのアプローチはナノスケールの精密製造を維持しながらセンチメートルサイズの構造にスケールアップします」
TUデルフト大学准教授 Richard Norte博士
チームのアプローチは、最適な設計と材料分布を特定するためのニューラルトポロジー最適化と高度な製造技術を組み合わせている。彼らはソーラーセイルの下から慎重に材料を除去して全体の質量を減らす、特殊なガスベースのエッチング方法を開発することができた。トポロジー最適化とニューラルネットワークを使用することで、チームは大規模製造の可能性を現実にする新しい設計を作り出すことができた。
新たに開発されたソーラーセイルは、レーザーからの圧力を使用して光速のかなりの割合まで加速し、移動時間を大幅に短縮するという野心的な目標を持っている。現在、火星への旅は最大9ヶ月かかるが、彼らは国際郵便が配達されるのと同じくらい早く火星に到達する方法を見つけたいと考えている！現在の実験はソーラーセイルが小さな距離を押し進められるというわずかに控えめなものだが、チームはプロトタイプをセンチメートルスケールの距離にわたって推進することを望んでおり、これは以前のレーザー推進研究に比べて100億倍の改善を表している。
疑いの余地はなく、Norte博士のチームによる最近の発表は、ソーラーセイル研究が宇宙探査に劇的かつ肯定的な影響を与える可能性があることを確認している。Norte博士は、ナノ製造、レーザー技術、設計技術の発展は恒星間ミッションに利益をもたらすだけでなく、物体加速の限界に関する科学的疑問にも答えるのに役立ち、宇宙探査自体と同じくらい刺激的な全く新しい科学的調査の道を開く可能性があることを強調している！
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