Наземні лазери, над якими працюють вчені, за задумом зможуть відчутно прискорити космічний корабель під час його подорожі Сонячною системою
Фото: pixabay.com
Людство має амбітні плани щодо освоєння космосу, зокрема відправлення пілотованих місій на Місяць та Марс. Наприклад, ми писали, що NASA хоче відправити на Марс перший літак. Але для реалізації задумів потрібні нові рухові установки, які зможуть забезпечити високу тягу та стабільне прискорення.
Тому науковці пропонують новий тип рухової установки зі спрямованою енергією для дослідження Сонячної системи та найближчих зірок. Вони описали перші результати роботи свого лазерно-теплового двигуна. Ця технологія потенційно може забезпечити як високу тягу, так і питомий імпульс, зокрема й для міжзоряних місій, йдеться в дослідженні.
Як працює лазерний двигун
Уперше концепцію лазерно-теплового двигуна вчені запропонували ще 2 роки тому. Вони припустили, що за допомогою такої рухової установки можна дістатися до Марса всього за 45 днів замість 6-9 місяців.
Спочатку вчені хотіли використовувати наземний лазер діаметром 10 м і потужністю 100 МВт, який був би здатний подавати енергію на космічний апарат, що розташований на відстані Місяця від Землі.
Нагріваючи водневе паливо до температури майже 10 000 градусів за Цельсієм, цей лазер здатний створити високу тягу та високий питомий імпульс.
Читайте також: У NASA заявили, які космічні місії реалізують наступного 2024 року
Концепція нового двигуна аналогічна до ядерно-теплового двигуна, над яким працюють вчені з NASA. У ньому ядерний реактор створює тепло, яке викликає розширення палива з водню або дейтерію і виходить через сопла для створення тяги.
У цьому випадку лазери фокусуються в камері нагріву водню, який потім випускається через сопло для створення питомих імпульсів тривалістю 3000 секунд.
Як відбувалось випробування
Через майже 2 роки дослідів дослідники провели експериментальну перевірку своєї розробки. Вони використали лазерну установку потужністю 3 кВт, щоб перевірити, як вона пов’язуватиме свою енергію з паливом. У результаті вчені сконструювали апарат, що містить від 5 до 20 барів аргону.
Хоча в остаточній концепції двигуна як паливо хочуть використовувати газоподібний водень, для випробувань взяли аргон, оскільки його легше іонізувати. Потім учені запустили лазер імпульсами на частоті 1070 нанометрів, що відповідає довжині хвилі ближнього інфрачервоного світла. Це допомогло визначити порогову потужність, необхідну для лазерно-підтримуваної плазми.
Вас може зацікавити: NASA створила потужні лазери для підвищення точності GPS
Їхні результати показали, що приблизно 80% лазерної енергії було передано в плазму. Такі показники узгоджуються з попередніми припущеннями. Тобто концепція показала себе добре, але для остаточних результатів необхідні подальші експерименти.
Учені наприкінці 2024 року збираються провести вимірювання тяги, щоб оцінити, яке прискорення та питомий імпульс може забезпечити лазерно-тепловий двигун для майбутніх місій на Марс та інші планети Сонячної системи, а також до інших зірок.
Якщо ця технологія покаже свою працездатність, на її основі можна буде створити робочу рухову установку, яка дозволить доправляти астронавтів на Марс за кілька тижнів, вважають учені.
Нагадаємо, компанія SpaceX, керівником якої є Ілон Маск, планує звести з орбіти велику кількість супутників Starlink. Вони повернуться в атмосферу й безпечно згорять у ній.
Ознайомтесь з іншими популярними матеріалами:
Вчені знайшли місце на Марсі, де могло існувати життя
Місячні та сонячні затемнення у 2024 році: коли чекати та чи побачать їх українці
Вчені виявили майже 20 унікальних космічних явищ: чи небезпечні вони
За матеріалами Universe Today
