纳米层合波纹薄膜作为反射光帆的实验演示
光学
2025-08-08 v1 空间物理
摘要
实现激光驱动的反射性相对论光帆将代表对人类极大的突破，使我们得以超越从太阳系、深空探测、望远镜以及靠近地球的天体所已知的范围。已提出诸多帆膜设计，但尚无一种实验验证能满足严苛的光学、机械和质量预算约束。本文通过实验演示一种新型光学优化纳米层合帆膜，具有强韧的六角形波纹微结构。我们的原型由氧化铝和二硫化钼制成，采用可扩展的半导体加工技术制造，具备 <1 g/m^2 的超低面密度，并在对应加速至光速五分之一的 Doppler 位移激光波长范围内实现 >50% 的反射率和 <4% 的吸收率。此外，我们分析反射率、强度和质量约束，表明我们的帆膜可能实现更高的最高速度。广义而言，本研究为向可行的相对论星际推进迈进——特别是用于银河内探索——提供了重要突破。
引用
@article{arxiv.2508.05035,
title = {Experimental demonstration of corrugated nanolaminate films as reflective light sails},
author = {Matthew F. Campbell and Pawan Kumar and Jason Lynch and Ramon Gao and Adam Alfieri and John Brewer and Thomas J. Celenza and Mohsen Azadi and Michael Kelzenberg and Eric Stach and Aaswath P. Raman and Harry A. Atwater and Igor Bargatin and Deep Jariwala},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.05035},
year = {2025}
}