Başka bir yıldıza pratik bir zaman diliminde ulaşmak, kimyasal roketlerden çok daha yetenekli bir şey gerektirecek. Önde gelen fikirlerden biri, ışık tarafından itilebilen büyük, yansıtıcı bir yapı olan güneş yelkenidir. Bu tür bir yelkene son derece güçlü lazerler yönlendirilirse, onu mevcut itki sistemlerinin başarabileceğinin çok ötesinde hızlara çıkarabilirler.

Ancak bir ışık yelkeni ışık hızının önemli bir bölümünde hareket etmeye başladığında beklenmedik bir sorun ortaya çıkabilir. Harbin Teknoloji Enstitüsü'nden Chao Shen ve Jiaze Li tarafından arXiv'de yayınlanan yeni bir makaleye göre, yelkeni itmek için kullanılan ışığın aynısı sonunda bir sürüklenme etkisi yaratabilir.

Araştırmacılar, bir güneş yelkenine çarpan fotonların ürettiği kuvvetleri üç kategoriye ayırıyor. En güçlü katkı, gelen ışıktan (yelkene çarpan fotonların saf momentumu) gelir. İkincisi, speküler yansımadır (fotonların yelkenden mükemmel bir şekilde yansıdığında aktarılan momentum). En zayıf katkı ise dağınık saçılmadan gelir (yelken tarafından emilip ardından rastgele yönlerde yeniden yayılan fotonlardan gelen momentum).

Nispeten düşük hızlarda, bu etkilerin tümü yelkeni ileri itmeye katkıda bulunur. Uzay aracı göreli hızlara ulaştığında durum çok daha karmaşık hale gelir. Yelken lazer kaynağından uzaklaştıkça, ona ulaşan ışık giderek artan bir Doppler kaymasına uğrar. Gelen ışığın frekansı düşer ve üç bileşenin de ürettiği itki miktarını azaltır. Sonuç olarak, sürekli hızlanma giderek daha az verimli hale gelir. Yelken ne kadar hızlı hareket ederse, lazerin hızını artırmaya devam etmesi o kadar zorlaşır.

Işık yelkeni ışık hızının yaklaşık %75'ine ulaştığında durum daha da çarpıcı biçimde değişir. Bu hızda, göreli ışık sapması önemli hale gelir. Dünya'daki sabit bir gözlemcinin bakış açısından, dağınık saçılan ışık ileri doğru, yelkenin hareket ettiği yöne doğru yönelmeye başlar. Her etki eşit ve zıt bir tepkiye sahip olduğundan, bu ileri yönlü radyasyon, ters yönde bir kuvvet üretir. Bu, dağınık saçılmanın (üç kuvvetin en zayıfı olduğu kabul edilir) yelken ışık hızının kabaca %75'ini geçtiğinde sürüklenme olarak hareket etmeye başladığı anlamına gelir. Lazer yine de yelkeni genel olarak ileri itmektedir, bu nedenle toplam kuvvet negatif olmaz. Ancak, itki sisteminin verimliliği önemli ölçüde düşer.

Gerçek güneş yelkenleri daha da fazla zorlukla karşı karşıya kalacaktır. Çalışma özellikle ışınımsal dinamiklere odaklanmıştır; yıldızlararası gaz veya tozla çarpışmalar ve sürüklenme gibi ışınımsal olmayan etkileri içermez. Ayrıca gerçek yelken malzemelerinin termal sınırlarını da dışarıda bırakır. Son derece güçlü bir lazere maruz kalan bir yelken aşırı ısınabilir ve hatta eriyebilir. Basitlik için araştırmacılar ışık yelkenini idealize edilmiş bir ayna olarak modelliyor. Gerçek uzay araçları muhtemelen çok daha sofistike malzemeler kullanacaktır.

Mühendisler halihazırda belirli lazer dalga boyları için tasarlanmış gelişmiş metamalzemeleri ve fotonik kristalleri araştırıyor. Prensip olarak, bu malzemeler çalışmada açıklanan sapma etkilerinden bile yararlanabilir. Bir ışık yelkeninin yönünü otomatik olarak düzeltmesine ve lazer ışınının merkezinde kalması için yörüngesini dengelemesine yardımcı olabilirler.

Tamamen işlevsel bir yıldızlararası güneş yelkeni hala gerçek olmaktan çok uzak. Yıldızlararası mesafeler boyunca seyahat etmek, makalenin de basitleştirdiği uzay-zamanın eğriliği de dahil olmak üzere birçok ek komplikasyonu beraberinde getirir. Yine de, bu yüksek hızlı etkileri anlamak, bu tür uzay araçlarının sonunda nasıl çalışabileceğini belirlemenin önemli bir parçasıdır. İnsanlık bir gün başka bir yıldıza bir sonda gönderirse, mühendislerin yolculuğunu etkileyebilecek her kuvveti ayrıntılı olarak anlamaları gerekecektir.