Inimesed on sadu aastaid pühendunud universumi saladuste uurimisele. Tähtedevahelise navigatsiooni saavutamiseks on aga kosmoselaevade võimsusnõuded rangemad. Et reisida kümnete valgusaastate kaugusel asuvate tähtede juurde, peame kaasas kandma palju kütust, kuid see muudaks kosmoseaparaadi liiga raskeks.
Kuna kütuse kaasaskandmisel on palju takistusi, siis kas on võimalik sõita kergelt ja lihtsalt kütusest loobuda? Nüüd on võimalus kinnitada tähelaev hiiglasliku helkurpurje külge ja särada võimsa laseriga. Footonite impulss surub kosmoselaeva murdosa valguse kiirusest. Talal sõites võib kergpurje missioon jõuda Proxima Centaurini (Proxima Centauri on Maale lähim täht pärast päikest, meist umbes 4,2 valgusaasta kaugusel) mõne aastakümne jooksul.
Mis on kerge puri? Kergpuri, tuntud ka kui päikesepuri või footonpuri, on kosmoselaeva tõukejõusüsteem, mis kasutab tõukejõuna päikesevalguse kerget rõhku. Kerged purjed kasutavad pigem päikesevalguse kerget survet kui päikeseenergia poolt toodetud energiat.
Kerge puri on hiiglaslik õhukese kilega lääts, mille paksus on vaid kümnendik inimese juustest. Seda võib mõista kui purjet avastusajastul. Kerge puri tekitab päikesevalgust vastu võttes kerget survet, surudes sellega kosmoselaeva liikuma ja kiirendama. Kuna päikesevalguse kiirgusrõhk on väga väike, peab kerge puri läbima pika kiirendusprotsessi, kuid selle eeliseks on see, et seda saab kasutada kõikjal, kus on päikesevalgust või muud tähevalgust, nii et see võib teoreetiliselt teostada pikaajalist tähtedevahelist reisi.
Küll aga vajavad veel lahendamist probleemid piisavalt suure ja kerge kergpurje ehitamisega ning sellega edasi purjetamisega. Praegu on kergpurje tehnoloogia alles teoreetilise uurimise staadiumis ja selle insenertehnilised väljakutsed on tohutud, sest isegi kõige väiksemaid probleeme võib aastakümnete pikkuse valgusaasta jooksul olla keeruline lahendada.
Seoses laseriga juhitavate kergete purjede stabiilsusega arutati hiljutises artiklis, kuidas tasakaalustada kerget purje laserkiirega. Kui laseriga saab suunata otse tähele või tähe asukohale aastakümneid hiljem, siis kerge puri saab kiirt jälgida vaid siis, kui see on ideaalselt tasakaalustatud. Kui kergpuri on kiire suhtes kergelt kallutatud, annab peegeldunud laservalgus kergpurjele kerge külgtõuke. Ükskõik kui väike see kõrvalekalle ka poleks, see aja jooksul suureneb, põhjustades kerge purje trajektoori pidevat sihtmärgist kõrvalekaldumist. Me ei saa kunagi kerget purje ideaalselt joondada, seega vajame väikesi kõrvalekaldeid kuidagi korrigeerida.
Traditsioonilised raketid kasutavad põhiliselt sisemisi güroskoope raketi stabiliseerimiseks ja mootorit tõukejõu dünaamiliseks reguleerimiseks tasakaalu taastamiseks. Kuid güroskoobisüsteemid on tähtedevaheliste kergete purjede jaoks liiga mahukad ja valgusvihu reguleerimine võtaks kerge purjeni jõudmiseks kuid või aastaid, muutes kiired muudatused võimatuks. Kuid paberil tehakse ettepanek kasutada kiirgustrikki nimega Poynting. - Robertsoni efekt.
Poynting-Robertsoni efekt viitab nähtusele, et planeetidevahelises ruumis olevad osakesed tõmbuvad päikese poole ja liiguvad ümber päikese tänu koostoimele päikesekiirgusega. Selle põhjuseks on kiirguse neeldumine ja emissioon osakeste poolt, seega nimetatakse seda ka valguse rõhu mõjuks, mis põhjustab tolmuosakeste aeglaselt spiraalset orbiiti pidi päikesesse langemist. Selle efekti intensiivsus on võrdeline tolmu lineaarse kiirusega ümber päikese ja päikesekiirguse intensiivsusega.
Kuidas siis kasutada Poynting-Robertsoni efekti, et hoida oma kerge purjedetektor kursil? Eeldades, et kiir on lihtne monokromaatiline tasapinnaline laine (päris laserid on keerulisemad), näitavad autorid, kuidas lihtne kahe purjega süsteem saab kasutada suhtelise liikumise mõju, et hoida veesõidukit tasakaalus. Kui puri kaldub kursilt veidi kõrvale, tühistab tala taastav jõud selle. See tõestab, et kontseptsioon on teostatav. Kuid aja jooksul tulevad mängu ka relativistlikud efektid. Varasemad uuringud on võtnud arvesse suhtelise liikumise Doppleri efekti, kuid see uuring näitab, et mängu tuleb ka kromaatilise aberratsiooni relativistlik versioon. Tegelike kujunduste puhul tuleb arvesse võtta kõiki relativistlikke efekte, mis nõuab keerukat modelleerimist ja optilisi tehnikaid. Nii et kerged purjed tunduvad siiski olevat võimalik viis tähtedeni jõudmiseks. Lihtsalt peame olema ettevaatlikud, et mitte alahinnata insenertehnilisi väljakutseid.
