Идея космического корабля, разгоняемого не струями раскалённого газа, а тонким лучом света, постепенно переходит из области научной фантастики в инженерную реальность. Однако, традиционные солнечные паруса из алюминизированной плёнки неизбежно поглощают часть падающего излучения и перегреваются, что особенно критично при использовании мощных наземных лазеров. Исследователи предложили решение — вместо металлического покрытия применить наноструктурированные фотонные кристаллы, которые отражают только нужную длину волны, оставаясь прозрачными для остального спектра.
Разработанный материал представляет собой сложную трёхкомпонентную структуру размером всего 100–400 нм. Основу ее составляет полимерная матрица, в которую встроены германиевые столбы с высоким показателем преломления и воздушные полости с низким показателем. Конфигурация создаёт запрещённую фотонную зону — аналог полупроводниковой зоны, блокирующей электроны, только здесь блокируются строго определённые длины волн светового излучения. В ходе тестов образец площадью 1 кв. м. продемонстрировал около 90% отражательной способности для лазерного излучения на длине волны 1,2 мкм при мощности 100 кВт.
По расчётам команды, такая конструкция способна обеспечить непрерывную тягу, позволяя разогнать аппарат до впечатляющих скоростей всего за 60 минут. Ключевое преимущество новой разработки — способность сочетать высокую селективность по длине волны с малой массой и потенциалом для масштабируемого производства. Это значит, что в будущем можно будет создавать большие и лёгкие паруса, идеально настроенные под частоту двигательного лазера и не боящиеся перегрева от посторонних источников.
Студенты испытали солнечный парус.