Ultradünne Lichtsegel für die Raumfahrt: Ein Durchbruch in der Nanotechnologie

BERLIN / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Forscher der Technischen Universität Delft und der Brown University haben einen bedeutenden Fortschritt in der Nanotechnologie erzielt, der die Raumfahrt revolutionieren könnte.

Die Entwicklung von ultradünnen Lichtsegeln durch Forscher der Technischen Universität Delft und der Brown University markiert einen bedeutenden Fortschritt in der Raumfahrttechnologie. Diese Lichtsegel, die in der Lage sind, die Strahlungsdruckkraft von Lasern zu nutzen, könnten die Geschwindigkeit von Raumfahrzeugen erheblich erhöhen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Nanotechnologien, die Geräte in allen Dimensionen verkleinern, bleiben diese Segel in der Dicke nanoskalig, können jedoch auf große Flächen ausgedehnt werden.

Ein bemerkenswerter Aspekt dieser Entwicklung ist die drastische Verkürzung der Produktionszeit. Während frühere Ansätze bis zu 15 Jahre für die Herstellung solcher Segel benötigten, hat das Team um den Doktoranden Lucas Norder die Zeitspanne auf nur 24 Stunden reduziert. Dies wurde durch innovative Methoden erreicht, die Milliarden von nanoskaligen Löchern in die Segel integrieren.

Dr. Richard Norte von der TU Delft betont, dass diese Entwicklung nicht nur eine Verkleinerung bestehender Technologien darstellt, sondern eine völlig neue Herangehensweise an die Nanotechnologie. Die Prototypen, die eine Größe von 60 mm x 60 mm bei einer Dicke von nur 200 Nanometern aufweisen, demonstrieren die Machbarkeit großflächiger Lichtsegelproduktion.

Im Vergleich zu anderen Institutionen, wie Caltech, die nanoskalige Kontrolle auf Mikrometer-Dimensionen erreicht haben, bietet die Technologie von Delft eine Zentimeter-genaue Präzision bei gleichzeitiger Beibehaltung nanoskaliger Merkmale. Ein vollwertiges Segel könnte die Länge von sieben Fußballfeldern erreichen und dennoch nur einen Millimeter dick sein.

Die Forscher nutzten eine Kombination aus fortschrittlicher neuraler Topologieoptimierung und modernsten Fertigungsmethoden. Eine neue Gas-Ätztechnik ermöglicht es, das Material unter den Segeln vorsichtig zu entfernen, sodass nur das Segel übrig bleibt. Diese Techniken wurden einzigartig an der TU Delft entwickelt.

Die Lichtsegel könnten nicht nur die Raumfahrt revolutionieren, sondern auch neue Möglichkeiten zur Erforschung von Licht-Materie-Interaktionen und relativistischen Phänomenen auf makroskopischen Skalen eröffnen. Die EU-finanzierte Forschung positioniert Delft an der Spitze der nanoskaligen Materialwissenschaften.

Die Breakthrough Starshot Initiative, die 2016 von Yuri Milner und Stephen Hawking ins Leben gerufen wurde, zielt darauf ab, die Reisezeit zu den nächsten Sternen von 10.000 Jahren auf 20 Jahre zu verkürzen. Diese Initiative nutzt ultraleichte, lasergetriebene Mikrochip-große Raumfahrzeuge, die von den neuesten Entwicklungen in der Lichtsegeltechnologie profitieren könnten.

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