طريقة جديدة لرفع الأجسام ونقلها باستخدام الضوء

الصغير محمد الغربي

صمم باحثون طريقة لرفع الأشياء ودفعها باستخدام الضوء فقط عن طريق إنشاء نماذج محددة ذات أبعاد نانوية على سطحها.

ورغم أن هذا لا يزال نظريا، فإنه يمثل -حسب الباحثين- خطوة في اتجاه تطوير مركبة فضائية يمكنها الوصول إلى أقرب كوكب خارج نظامنا الشمسي، خلال عشرين عاما يتم تشغيله وتسريعه فقط بواسطة الضوء.

ونشرت نتائج هذا العمل الذي أنجزه باحثون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) في ورقة علمية على موقع دورية نيتشر فوتونيكس العلمية في 18 مارس/آذار الجاري.

الملاقط البصرية
تعود فكرة استغلال الضوء لرفع الأشياء إلى تقنية تم ابتكارها منذ عقد من الزمن مكنت من تطوير “الملاقط البصرية” التي يستخدمها العلماء والباحثون حاليا لتحريك ومعالجة الأشياء الصغيرة -مثل الجسيمات النانوية- باستخدام الضغط الإشعاعي الصادر عن حزمة من ضوء الليزر المركزة جدا.

وقد كوفئ مصمم الملاقط البصرية الفيزيائي الأميركي أرثر آشكين العام الماضي بجائزة نوبل للفيزياء لعام 2018. غير أن نطاق استخدام الملقط البصري لا يزال محدودا فهو قادر على التعامل مع الأشياء الصغيرة جدا وعلى مسافات قصيرة فقط.

ويقدم المؤلف الرئيسي للورقة العلمية “أونجان أليك” تشبيها لطريقة رفع الأشياء باستخدام الضوء، بقوله إن المرء يمكنه رفع كرة بينغ بونغ باستخدام دفق مستمر من الهواء من مجفف شعر. لكن هذه التجربة لن تنجح إذا كانت الكرة كبيرة جدا، أو إذا كانت بعيدة جدا عن مجفف الشعر.

ويكمن السر وراء نجاح التجارب -حسب ما ورد في بيان منشور على موقع معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا- في قيام الباحثين بحفر نقش بحجم النانو على سطح الأشياء يقوم بالتفاعل مع الضوء بطريقة تمكن الجسم الذي يراد رفعه من تعديل موقعه عندما يكون مضطربا، مما يخلق عزم دوران يساعده في الاحتفاظ بموقعه داخل نطاق الشعاع الضوئي.

وهكذا -وبدلا من استخدام أشعة ليزر قوية شديدة التركيز- استخدم الباحثون هذا النقش النانوي للحفاظ على استقرار الأجسام عند رفعها. وحسب مؤلفي الدراسة فإنه يمكن إنجاز التجربة بالاعتماد على مصدر ضوء بعيد ملايين الكيلومترات.

ويعتقد الباحثون أن هذه الطريقة المبتكرة لرفع الأجسام قد تصبح قابلة للاستخدام يوما ما كوسيلة لدفع جيل جديد من المركبات الفضائية. ولهذا الغرض يمكن نظريا زخرفة سطح المركبات الفضائية بنقوش نانوية وتسريعها بواسطة ضوء ليزر موجه من الأرض.

ودون الحاجة إلى حمل الوقود، يمكن لهذه المركبات بلوغ سرعات عالية وربما سرعات نسبية (قريبة من سرعة الضوء). وهو ما سيتيح للإنسان إمكانية التنقل إلى نجوم أخرى.