सोलर सेल को लाइट से ही ड्रैग का सामना करना पड़ सकता है, क्योंकि वे स्पीड के एक बड़े हिस्से तक पहुँचते हैं।

किसी स्पेसक्राफ्ट को दूसरे तारे तक ले जाना सिर्फ़ एक बड़ा रॉकेट बनाने की बात नहीं है। प्रैक्टिकल टाइमस्केल पर इंटरस्टेलर ट्रैवल के लिए केमिकल प्रोपल्शन बहुत धीमा होता है, यही वजह है कि कई मिशन कॉन्सेप्ट इंजन के तौर पर लाइट को ही इस्तेमाल करते हैं।

एक मुख्य आइडिया सोलर सेल है, जो फोटॉन से धकेली जाने वाली एक बड़ी रिफ्लेक्टिव शीट है। ज़्यादा बड़े इंटरस्टेलर डिज़ाइन में, सेल को सिर्फ़ सूरज की रोशनी से ही नहीं, बल्कि पावरफुल लेज़र से भी चलाया जाएगा जो इसे ऐसी स्पीड तक बढ़ा सकते हैं जो आम स्पेसक्राफ्ट की पहुँच से कहीं ज़्यादा हो।

हार्बिन इंस्टीट्यूट ऑफ़ टेक्नोलॉजी के चाओ शेन और जियाज़े ली का arXiv पर मौजूद एक नया पेपर एक अजीब मुश्किल की ओर इशारा करता है। लाइट की स्पीड के एक बड़े हिस्से पर, वही लाइट जो पाल को आगे बढ़ाती है, उसके खिलाफ काम करना शुरू कर सकती है।

फोटॉन कई तरह से आगे बढ़ते हैं

पेपर में तीन तरीकों की जांच की गई है जिनसे फोटॉन सोलर सेल को फोर्स ट्रांसफर करते हैं। पहला है इंसिडेंट लाइट, जो सेल से टकराने वाले फोटॉन के डायरेक्ट मोमेंटम से आती है। दूसरा है स्पेक्युलर रिफ्लेक्शन, जो तब होता है जब फोटॉन रिफ्लेक्टिव सतह से साफ-साफ टकराते हैं और एक्स्ट्रा मोमेंटम ट्रांसफर करते हैं। तीसरा है डिफ्यूज स्कैटरिंग, जो तब होता है जब फोटॉन एब्जॉर्ब होते हैं और फिर रैंडम दिशाओं में रीएमिट होते हैं।

आम हालात में, ये असर पाल को आगे बढ़ाने में मदद करते हैं। लेकिन तस्वीर तब बदल जाती है जब यान रिलेटिविस्टिक स्पीड से चलना शुरू कर देता है, जहाँ गति के नियमों को उन असर का ध्यान रखना चाहिए जो प्रकाश की गति के पास ज़रूरी हो जाते हैं।

जैसे ही पाल अपने लेज़र सोर्स से दूर जाता है, उस तक पहुँचने वाली लाइट डॉप्लर इफ़ेक्ट से शिफ्ट हो जाती है। फ़्रीक्वेंसी कम हो जाती है, और इसके साथ ही तीनों फोटॉन से चलने वाले फ़ोर्स से पैदा होने वाला थ्रस्ट भी कम हो जाता है। इसका मतलब है कि पाल जितनी तेज़ी से चलता है, उसे अच्छे से तेज़ करना उतना ही मुश्किल हो जाता है।

प्रकाश स्वयं ही खिंचाव बन जाता है

यह तब और भी बुरा हो जाता है जब लाइट सेल लाइट की स्पीड के 75% तक पहुँच जाता है। उस समय, रिलेटिविस्टिक लाइट एबरेशन नाम की एक घटना होती है। पृथ्वी पर एक स्थिर ऑब्ज़र्वर के नज़रिए से, डिफ्यूज़ली स्कैटरेड लाइट सेल की गति की दिशा में आगे की ओर जाती है। क्योंकि हर एक्शन का बराबर और उल्टा रिएक्शन होना चाहिए, इसका मतलब है कि डिफ्यूज़ स्कैटरिंग (तीनों फोर्स में सबसे कमज़ोर) लाइट की स्पीड के 75% से आगे सिस्टम पर एक एक्टिव ड्रैग बन जाता है।

माना कि उस पॉइंट पर पुशिंग लेज़र का नेट फ़ोर्स पॉज़िटिव रहता है, लेकिन एफ़िशिएंसी में काफ़ी कमी आती है। यह ध्यान देने वाली बात है कि यह पेपर सिर्फ़ रेडिएटिव डायनामिक्स पर फ़ोकस करता है और इसमें नॉन-रेडिएटिव फ़ैक्टर, जैसे इंटरस्टेलर गैस या धूल से होने वाला ड्रैग, और न ही यह सेल मटीरियल की थर्मल लिमिटेशन, जैसे हाई-पावर लेज़र के तहत पोटेंशियल मेल्टिंग को एड्रेस करता है।

पेपर में लाइटसेल मटीरियल को एक आइडियलाइज़्ड मिरर की तरह दिखाया गया है। असल में, एयरोस्पेस इंजीनियर खास लेज़र वेवलेंथ के लिए ट्यून किए गए एडवांस्ड मेटामटेरियल और फोटोनिक क्रिस्टल की खोज कर रहे हैं। ये मटीरियल पेपर में बताए गए एबरेशन इफ़ेक्ट का फ़ायदा उठाकर लाइटसेल के फ़्लाइट पाथ को एक्टिवली सेल्फ़-करेक्ट और स्टेबल कर सकते हैं, जिससे यह पक्का हो सके कि यह बीम में सेंटर्ड रहे।

इंजीनियरिंग को आगे बढ़ना होगा

लेकिन हम अभी भी पूरी तरह से इंटरस्टेलर सोलर सेल बनाने और टेस्ट करने से बहुत दूर हैं। इतनी दूर जाने पर और भी मुश्किलें आती हैं, जैसे स्पेसटाइम का कर्वेचर, जिसे पेपर में आसान भी बताया गया है।

लेकिन ऐसे सिस्टम में फ़्लाइट डायनामिक्स को समझने की दिशा में हर कदम सही दिशा में उठाया गया कदम है, क्योंकि जब हम आखिरकार किसी दूसरे तारे पर प्रोब भेजने का फ़ैसला करेंगे, तो हमें जितनी इंजीनियरिंग और समझ मिल सकती है, उसकी ज़रूरत होगी।