SG.hu·
Új távlatok: Grafén-űrhajó és fényenergia
A jövő anyagának tartott grafén felkerülhet az űrügynökségek listájára is, az egy atom vékony szénlapok ugyanis hasznosítják a fényt, új hajtóműtípus előtt nyitva meg az utat.
A grafén felfedezése egy egyszerű véletlen, a kutatók grafitceruzával és ragasztószalaggal játszadozásának műve volt. A grafén szerkezete rendkívül erős és kiválóan vezeti a hőt, valamint az elektromosságot. Jong-sang Csen és munkatársai a kínai Tiándzsin Egyetemen azt vizsgálták, hogy a szén nagyobb elrendezései is képesek-e megtartani ezeket a tulajdonságokat. Az év elején publikálták az általuk "grafén-szivacsnak" nevezett, gyűrt grafén-oxid lapokból álló anyag részleteit.
A kínai kutatók vizsgálataik során arra lettek figyelmesek, hogy amikor lézerrel vágták meg a grafén-szivacsot, a fény elmozdította az anyagot. Ez azért is volt különös, mert a lézerek általában egyetlen molekulát taszítanak, a szivacs pedig több centiméter átmérőjű volt, túl nagy, hogy elmozduljon egy ilyen művelettől. A kutatók ezután vákuumba helyezték a szivacs darabjait és különböző hullámhosszú és intenzitású lézereket próbáltak ki rajta. A csapatnak nem kevesebb, mint 40 centiméterrel sikerült felfelé mozgatni a darabokat, majd hasonló eredményeket értek el lencsével fókuszált napfény alkalmazásával is.
Minek köszönhető azonban ez a mozgás? Az egyik magyarázat szerint az anyag úgy viselkedik, mint a napvitorlák, melyeknél a fotonok képesek lökést kifejteni, előre hajtva a tárgyat, az űr vákuumában pedig ez a parányi hatás elég hajtóerőt halmoz fel egy űrhajó mozgatásához. A múlt héten a kaliforniai Planetary Society a technológia tesztelésére egy kisméretű napvitorlát juttatott fel a világűrbe, a kínai kutatók által tapasztalt erők azonban túl nagynak hatottak ahhoz, hogy kizárólag a fotonok számlájára írhassák.
A csapat kizárta azt a lehetőséget is, mely szerint a lézer esetleg elpárologtatva a grafén egy részét szénatomokat lök ki. Ehelyett úgy vélik, a grafén magába szívja a lézer energiáját elektronok töltését halmozva fel, majd amikor már nem képes többet tárolni, kibocsátja a többlet elektronokat, ellentétes irányba tolva a szivacsot. Bár az még nem egyértelmű, miért nem véletlenszerű irányba távoznak az elektronok, a csapatnak sikerült megerősíteniük a grafénból kiáramló elektromosság tényét, ami alátámasztja az elméletet.
A grafén-szivacs megalapozhat egy fénnyel működő hajtómű rendszert, ami lekörözheti a napvitorlát. "Bár a hajóerő továbbra is gyengébb a hagyományos vegyi rakétákénál, máris nagyságrendekkel több a fény nyomásából kinyerhetőnél" - olvasható a kutatók összegzése az arxiv.org tudományos portálon közzétett publikációban.
"Az a legjobb rakéta, aminek semmilyen üzemanyagra nincs szüksége" - tette hozzá Paulo Lozano, az MIT munkatársa, aki szerint a grafén alapú hajtómű rendkívül érdekes ötlet lehet, az elektronok elvesztése azonban azt is jelenti, hogy az űrhajó pozitív töltést halmozna fel, amit semlegesíteni kell, különben károkat okozhat.
A grafén felfedezése egy egyszerű véletlen, a kutatók grafitceruzával és ragasztószalaggal játszadozásának műve volt. A grafén szerkezete rendkívül erős és kiválóan vezeti a hőt, valamint az elektromosságot. Jong-sang Csen és munkatársai a kínai Tiándzsin Egyetemen azt vizsgálták, hogy a szén nagyobb elrendezései is képesek-e megtartani ezeket a tulajdonságokat. Az év elején publikálták az általuk "grafén-szivacsnak" nevezett, gyűrt grafén-oxid lapokból álló anyag részleteit.
A kínai kutatók vizsgálataik során arra lettek figyelmesek, hogy amikor lézerrel vágták meg a grafén-szivacsot, a fény elmozdította az anyagot. Ez azért is volt különös, mert a lézerek általában egyetlen molekulát taszítanak, a szivacs pedig több centiméter átmérőjű volt, túl nagy, hogy elmozduljon egy ilyen művelettől. A kutatók ezután vákuumba helyezték a szivacs darabjait és különböző hullámhosszú és intenzitású lézereket próbáltak ki rajta. A csapatnak nem kevesebb, mint 40 centiméterrel sikerült felfelé mozgatni a darabokat, majd hasonló eredményeket értek el lencsével fókuszált napfény alkalmazásával is.
Minek köszönhető azonban ez a mozgás? Az egyik magyarázat szerint az anyag úgy viselkedik, mint a napvitorlák, melyeknél a fotonok képesek lökést kifejteni, előre hajtva a tárgyat, az űr vákuumában pedig ez a parányi hatás elég hajtóerőt halmoz fel egy űrhajó mozgatásához. A múlt héten a kaliforniai Planetary Society a technológia tesztelésére egy kisméretű napvitorlát juttatott fel a világűrbe, a kínai kutatók által tapasztalt erők azonban túl nagynak hatottak ahhoz, hogy kizárólag a fotonok számlájára írhassák.
A csapat kizárta azt a lehetőséget is, mely szerint a lézer esetleg elpárologtatva a grafén egy részét szénatomokat lök ki. Ehelyett úgy vélik, a grafén magába szívja a lézer energiáját elektronok töltését halmozva fel, majd amikor már nem képes többet tárolni, kibocsátja a többlet elektronokat, ellentétes irányba tolva a szivacsot. Bár az még nem egyértelmű, miért nem véletlenszerű irányba távoznak az elektronok, a csapatnak sikerült megerősíteniük a grafénból kiáramló elektromosság tényét, ami alátámasztja az elméletet.
A grafén-szivacs megalapozhat egy fénnyel működő hajtómű rendszert, ami lekörözheti a napvitorlát. "Bár a hajóerő továbbra is gyengébb a hagyományos vegyi rakétákénál, máris nagyságrendekkel több a fény nyomásából kinyerhetőnél" - olvasható a kutatók összegzése az arxiv.org tudományos portálon közzétett publikációban.
"Az a legjobb rakéta, aminek semmilyen üzemanyagra nincs szüksége" - tette hozzá Paulo Lozano, az MIT munkatársa, aki szerint a grafén alapú hajtómű rendkívül érdekes ötlet lehet, az elektronok elvesztése azonban azt is jelenti, hogy az űrhajó pozitív töltést halmozna fel, amit semlegesíteni kell, különben károkat okozhat.