Алгоритмы ИИ помогли создать структуру парусов, которые разгонят зонды до релятивистских скоростей, а CMOS-технологии, как в компьютерных чипах, позволят печатать паруса на стандартном оборудовании
В рамках проекта Breakthrough Starshot, целью которого является отправка микрозондов к Альфе Центавра за 20 лет, достигнут значительный прогресс в разработке световых парусов. Исследователи предложили новый метод проектирования фотонных кристаллов с использованием нейросетевой топологической оптимизации, который позволил создать масштабируемые структуры с рекордными характеристиками и снизить стоимость производства в тысячи раз.
Основная задача миссии — разогнанные мощным лазером световые паруса размером в несколько метров и толщиной в нанометры должны достичь пятой части скорости света. Однако до сих пор главным препятствием оставалось создание сверхлёгких, но высокоотражающих структур, которые можно масштабировать без потери эффективности. Учёные применили оптимизацию: алгоритмы машинного обучения искали идеальную структуру паруса, а физические расчёты проверяли её эффективность. Это позволило открыть решётку фотонного кристалла, сочетающую высокую отражательную способность и экономичность производства.
Достижение рекордного соотношения сторон (60 мм к 200 нм) в нанофотонных элементах открывает новые возможности не только для межзвёздных миссий, но и для других областей — от лазерной коммуникации до высокоточной оптики. Учёные подчёркивают, что предложенная методология может стать основой для проектирования иных метаматериалов, где важен баланс между функциональностью и экономической целесообразностью.
Прорыв в создании световых парусов приближает реализацию одной из самых амбициозных идей современности. Следующим шагом станет интеграция разработанных фотонных кристаллов в полноразмерные паруса и тестирование их под нагрузкой, имитирующей условия межзвёздного полёта.
