صدها سال است که انسان ها وقف کشف اسرار کیهان بوده اند. با این حال، برای دستیابی به ناوبری بین ستاره ای، نیرو مورد نیاز فضاپیماها سختگیرانه تر خواهد بود. برای سفر به ستاره‌هایی که ده‌ها سال نوری از ما فاصله دارند، باید سوخت زیادی حمل کنیم، اما این امر فضاپیما را بیش از حد سنگین می‌کند.
از آنجایی که حمل سوخت با شما موانع زیادی دارد، آیا می توان سبک سفر کرد و به سادگی سوخت را کنار گذاشت؟ اکنون گزینه ای وجود دارد که یک سفینه فضایی را به یک بادبان انعکاسی غول پیکر وصل کرده و آن را با لیزر قدرتمند بتابانید. تکانه فوتون ها فضاپیما را به کسری از سرعت نور سوق می دهد. با سوار شدن بر پرتو، ماموریت بادبان نوری می‌تواند در عرض چند دهه به پروکسیما قنطورس (Proxima Centauri نزدیک‌ترین ستاره به زمین پس از خورشید است، در فاصله حدود 4.2 سال نوری از ما) برسد.
بادبان سبک چیست؟ بادبان نور، همچنین به عنوان بادبان خورشیدی یا بادبان فوتون شناخته می شود، یک سیستم رانش فضاپیما است که از فشار نور نور خورشید به عنوان نیروی محرکه استفاده می کند. بادبان های سبک از فشار نور خورشید به جای نیروی تولید شده توسط انرژی خورشیدی استفاده می کنند.
بادبان نور یک عدسی غول پیکر لایه نازک با ضخامت تنها یک دهم موی انسان است. می توان آن را به عنوان یک بادبان در عصر کشف درک کرد. بادبان سبک با دریافت نور خورشید فشار نوری ایجاد می کند و در نتیجه فضاپیما را به حرکت و شتاب سوق می دهد. از آنجایی که فشار تابش نور خورشید بسیار کم است، بادبان سبک نیاز به یک فرآیند شتاب طولانی دارد، اما مزیت آن این است که می توان از آن در هر جایی که نور خورشید یا سایر نور ستاره وجود دارد استفاده کرد، بنابراین از نظر تئوری می تواند سفرهای طولانی مدت بین ستاره ای را انجام دهد.
با این حال، مشکلات ساخت یک بادبان سبک به اندازه کافی بزرگ و سبک و نحوه حرکت آن به جلو هنوز باید حل شود. در حال حاضر، فن‌آوری بادبان‌های سبک هنوز در مرحله تحقیقات نظری است و چالش‌های مهندسی آن بسیار زیاد است، زیرا حتی کوچک‌ترین مشکلات ممکن است در طول دهه‌های سال نوری به سختی حل شوند.
با توجه به پایداری بادبان‌های نوری لیزری، مقاله‌ای اخیر به چگونگی تعادل بادبان نور در پرتو لیزر پرداخته است. در حالی که لیزر را می توان مستقیماً به سمت یک ستاره یا مکان ستاره ده ها سال بعد نشانه رفت، بادبان نور تنها در صورتی می تواند پرتو را دنبال کند که کاملاً متعادل باشد. اگر بادبان نور نسبت به پرتو کمی کج شود، نور لیزر منعکس شده به بادبان نوری یک فشار جانبی جزئی می دهد. مهم نیست که این انحراف چقدر کوچک باشد، به مرور زمان افزایش می یابد و باعث می شود که مسیر بادبان سبک به طور مداوم از هدف منحرف شود. ما هرگز نمی‌توانیم یک بادبان سبک را به طور کامل تراز کنیم، بنابراین به روشی برای اصلاح انحرافات کوچک نیاز داریم.
موشک های سنتی اساسا از ژیروسکوپ های داخلی برای تثبیت موشک استفاده می کنند و از موتور برای تنظیم پویای رانش برای بازگرداندن تعادل استفاده می کنند. اما سیستم‌های ژیروسکوپ برای بادبان‌های بین‌ستاره‌ای بسیار حجیم هستند و تنظیم پرتو ماه‌ها یا سال‌ها طول می‌کشد تا به بادبان نوری برسد و تغییرات سریع را غیرممکن می‌کند. اما این مقاله استفاده از ترفند تشعشعی به نام Poynting را پیشنهاد می‌کند. -اثر رابرتسون
اثر Poynting-Robertson به پدیده ای اشاره دارد که ذرات موجود در فضای بین سیاره ای به دلیل برهمکنش با تابش خورشیدی به سمت خورشید کشیده می شوند و به دور خورشید حرکت می کنند. این ناشی از جذب و انتشار تشعشعات توسط ذرات است، بنابراین به آن اثر فشار نور نیز گفته می شود که باعث می شود ذرات غبار به آرامی در امتداد مدار مارپیچی به خورشید سقوط کنند. شدت این اثر با سرعت خطی گرد و غبار به دور خورشید و با شدت تابش خورشید متناسب است.
بنابراین چگونه از افکت پوینتینگ-رابرتسون برای نگه داشتن آشکارساز بادبان سبک خود در مسیر استفاده کنیم؟ با فرض اینکه پرتو یک موج صفحه تک رنگ ساده است (لیزرهای واقعی پیچیده تر هستند)، نویسندگان نشان می دهند که چگونه یک سیستم دو بادبانی ساده می تواند از اثرات حرکت نسبی برای حفظ تعادل کشتی استفاده کند. هنگامی که بادبان کمی از مسیر منحرف می شود، نیروی بازگرداننده تیر آن را خنثی می کند. این ثابت می کند که این مفهوم قابل اجرا است. اما با گذشت زمان، اثرات نسبیتی نیز وارد عمل می شوند. تحقیقات قبلی اثر داپلر حرکت نسبی را در نظر گرفته است، اما این مطالعه نشان می‌دهد که یک نسخه نسبیتی از انحراف رنگی نیز وارد عمل می‌شود. طیف کاملی از اثرات نسبیتی باید در طراحی های واقعی در نظر گرفته شود، که نیاز به مدل سازی پیچیده و تکنیک های نوری دارد. بنابراین به نظر می رسد بادبان های سبک هنوز راهی ممکن برای رسیدن به ستاره ها باشند. فقط باید مراقب باشیم که چالش های مهندسی را دست کم نگیریم.
