Sviluppato nuovo metodo per realizzare vele luminose per viaggi interstellari

Roma – Sviluppato un metodo innovativo per la progettazione e fabbricazione di vele luminose ultraleggere e ad alta riflettività, potenzialmente in grado di accelerare sonde spaziali verso velocità interstellari. A farlo un gruppo di ricercatori della Brown University e della Delft University of Technology. Lo studio, pubblicato su Nature Communications, combina tecniche di ottimizzazione guidate dall’intelligenza artificiale e processi di fabbricazione avanzati per superare i limiti delle tecnologie attuali. Le vele luminose rappresentano una soluzione rivoluzionaria per i viaggi interstellari, sfruttando la pressione esercitata dalla luce, laser o solare, per propulsione. Nonostante il potenziale, le sfide ingegneristiche legate a materiali leggeri, robusti e altamente riflettenti hanno finora limitato l’applicazione pratica. Questo studio affronta tali limiti attraverso un design nanometrico ottimizzato e processi di produzione scalabili. La squadra di scienziati ha utilizzato nitruro di silicio monostrato, un materiale noto per resistenza e leggerezza, modellandolo con miliardi di fori nanometrici. L’ottimizzazione del pattern è stata realizzata mediante un algoritmo di machine learning, che ha bilanciato riflettività e riduzione del peso. Il processo di fabbricazione ha incluso l’incisione a gas, una tecnica sviluppata alla TU Delft per rimuovere selettivamente il materiale, preservando la struttura sospesa della vela e la scalabilità, ovvero la riduzione dei costi rispetto costi ridotti ai metodi tradizionali, dovuta al fatto che la produzione richiede meno di un giorno. Tale caratteristica permette la produzione di centinaia di vele. La vela realizzata misura 60×60 mm con uno spessore di 200 nm, caratterizzata da aspect ratio record: 300.000:1 (lunghezza/spessore), il più alto mai raggiunto per vele luminose; robustezza, in quanto mantiene integrità strutturale nonostante le dimensioni nanometriche e efficienza, con una riflettività ottimizzata per massimizzare la spinta luminosa e un potenziale accelerazione fino al 20% della velocità della luce utilizzando laser terrestri. Il progetto apre la strada a missioni come la Breakthrough Starshot Initiative, che mira a inviare micro-sonde verso Alpha Centauri in venti anni. Le tecniche di ottimizzazione e produzione sono applicabili ad altri campi, come sensori quantistici e materiali intelligenti. “Rimangono da esplorare gli effetti delle radiazioni cosmiche e la stabilità a lungo termine nel vuoto interstellare”, hanno spiegato gli autori. La collaborazione tra Brown University e TU Delft dimostra come l’integrazione di machine learning e nanotecnologie possa risolvere problemi ingegneristici complessi. Questo avanzamento non solo avvicina l’esplorazione interstellare, ma offre strumenti innovativi per la progettazione di materiali su scala atomica. (30Science.com)