Braucot ar enerģijas staru kosmosā

Šonedēļ plkst 45. kopīgās dzinēju konference un izstāde Denverā pētnieki, zinātnieki un inženieri apspriedīs jaunākos sasniegumus kosmosa kuģu un komerciālo lidmašīnu piedziņas sistēmās.

Agrīns ar lāzeru darbināma vieglā kuģa modelis.
Kredīts: Rensselaer Politehniskais institūts

Viena no apskatītajām tēmām ir staru kūļa enerģijas piedziņa — enerģijas stara izmantošana, kas vērsta uz kosmosa kuģi, lai uzsildītu tā propelentu vai piegādātu elektroenerģiju tā dzinējam. Noņemot enerģijas avotu no pašas raķetes, staru kūļa enerģijas piedziņa var padarīt kosmosa kuģu palaišanu lētāku un uzticamāku.

Parastajā ķīmiskajā piedziņā milzīgs enerģijas daudzums tiek uzkrāts raķetes degvielā, kas veido ievērojamu daļu no raķetes svara. Turklāt ķīmiskās sistēmas tiek uzkarsētas līdz temperatūrai, kas pārsniedz dažu materiālu kušanas temperatūru pašā raķetē, saka Aleksandrs Brukoleri, MIT aeronautikas un astronautikas nodaļas pētnieks, kurš nesen saņēma maģistra grādu no Kosmosa dzinējspēka laboratorijas. Bruccoleri konferencē 3. augustā uzstājās ar referātu par salīdzināšanas metriku, ko viņš izgudroja staru enerģijas sistēmu pārbaudei.

Staru enerģiju 1970. gadu beigās izgudroja NASA Eimsa pētniecības centrs un Kalifornijas Tehnoloģiju institūts. Ideja bija izmantot lāzerus kā siltummaini - paņemiet enerģiju un izveidojiet karstu šķidrumu, kas var izplesties no sprauslas, saka Bruccoleri. Tagad pētnieki pēta uz zemes balstītas lāzeru sistēmas, kas silda degvielu, piemēram, ūdeņradi, līdz vieglāk pārvaldāmai temperatūrai. Ūdeņraža molekulas var paātrināt divreiz ātrāk nekā ūdens molekulas ar tādu pašu temperatūru, nodrošinot labāku izplūdes ātrumu — vilces spēku, ko iegūstat propelenta sadedzināšanas ātrumam, saka Bruccoleri. Gaismas izmantošana kā ārējs barošanas avots var samazināt borta sistēmas svaru un masu, atstājot vietu, piemēram, zinātniskām kravām, un tas nodrošina lielāku dzinējspēku.

Spēle Myrabo Mehāniskās, kosmosa un kodolinženierijas asociētais profesors no Renselāras Politehniskā institūta Trojā, Ņujorkā, saka, ka pēdējo trīs līdz piecu gadu laikā šīs sistēmas ir pietuvinājušās realitātei, jo enerģijas staru tehnoloģiju, piemēram, lāzera staru un milimetru viļņu garuma sistēmu, izmaksas ir samazinājušās. . Myrabo, dibinātājs Lightcraft tehnoloģijas , ir pierādījis, ka nelielu vieglo kuģi var virzīt 71 metru augstumā gaisā, izmantojot gaismas impulsus, kas silda propelentu. Pašlaik viņam ir piecu gadu stipendija no ASV gaisa spēkiem, lai izpētītu lāzera piedziņu, lai ar ārkārtīgi zemām izmaksām ar augstu uzticamību palaistu satelītus, un viņš veic testus Brazīlijā sadarbībā ar šīs valsts gaisa spēkiem.

Lai gan Myrabo saka, ka šādas sistēmas varētu būt realitāte pēc 5 līdz 10 gadiem, citi ir skeptiski. Kevins Džonsons, kosmosa izpētes un kosmosa kuģu piedziņas vadītājs plkst Lockheed Martin kosmosa sistēmas Denverā, piemēram, pauž bažas par iespējamo atmosfēras iejaukšanos starā. Gregs Makalisters, arī Lockheed Martin vecākais dzinējspēka inženieris, piekrīt un saka, ka enerģijas avots, kas ir pietiekami spēcīgs, lai palaistu raķeti, varētu to arī sadedzināt. (Maklisters konferencē prezentē rakstu par Marsa Fēniksa misijā izmantoto pulsa droseles dzinēju testēšanu.)

Džonsons saka, ka, lai gan sistēma varētu saražot pietiekami daudz enerģijas no zemes stacijas un samazināt izmaksas, tā ir iespējama pēc 20 un vairāk gadiem.

Vieglā kuģa testa lidojums, izmantojot gaismas impulsus, ko veica Mairabo 2000. gadā White Sands raķešu diapazonā Ņūmeksikā. Kredīts: RPI

paslēpties