Долететь до Марса за несколько недель: ученые работают над новым типом лазерного двигателя

Фото: Universe Today

Будущее освоения космоса включает в себя довольно амбициозные планы по быстрой отправке пилотируемых миссий на Луну и Марс, а также роботизированных миссий на окраины Солнечной системы и даже к ближайшим звездам. Для реализации этих планов нужны совершенно новые двигательные установки, которые смогут обеспечить высокую тягу и стабильное ускорение. Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Aerospace Research Central, предложили новый тип двигательной установки с направленной энергией для исследования Солнечной системы, а также ближайших звезд. Они описали первые результаты работы своего лазерно-теплового двигателя. Эта технология потенциально может обеспечить как высокую тягу, так и удельный импульс в том числе и для межзвездных миссий, пишет Universe Today.

Впервые концепцию лазерно-теплового двигателя ученые предложили еще 2 года назад. Они предположили, что с помощью такой двигательной установки можно добраться до Марса всего за 45 дней, вместо 6-9 месяцев. Также ученые утверждали, что эта технология позволит добраться к ближайшим звездам намного быстрее.

Изначально ученые предложили использовать наземный лазер диаметром 10 м и мощностью 100 МВт, который был бы способен подавать энергию на космический аппарат, находящийся на расстоянии Луны от Земли. Нагревая водородное топливо до температуры почти 10 000 градусов Цельсия, этот лазер способен создать высокую тягу и высокий удельный импульс.

Концепция нового двигателя аналогична ядерно-тепловому двигателю, над которым работают ученые из NASA. В нем ядерный реактор создает тепло, которое вызывает расширение топлива из водорода или дейтерия, которое затем выходит через сопла для создания тяги. В этом случае лазеры с фокусируются в камере нагрева водорода, который затем выпускается через сопло для создания удельных импульсов длительностью 3000 секунд.

Спустя почти 2 года ученые решили экспериментально проверить свою идею. Но для этого они использовали лазерную установку мощностью 3 кВт, чтобы проверить, как будет связывать свою энергию с топливом. В результате ученые сконструировали аппарат, содержащий от 5 до 20 бар аргона. Хотя в окончательной концепции двигателя в качестве топлива будет использоваться газообразный водород, для испытаний использовали аргон, поскольку его легче ионизировать. Затем ученые запустили лазер импульсами на частоте 1070 нанометров, что соответствует длине волны ближнего инфракрасного света, чтобы определить пороговую мощность, необходимую для лазерно-поддерживаемой плазмы. Их результаты показали, что примерно 80% лазерной энергии было передано в плазму, что согласуется с предыдущими предположениями.

Как показало исследование концепция показала себя хорошо, но для окончательных результатов необходимы дальнейшие эксперименты. Ученые в конце этого года собираются провести измерения тяги, чтобы оценить, какое ускорение и удельный импульс может обеспечить лазерно-тепловой двигатель для будущих миссий на Марс и другие планеты Солнечной системы, а также к другим звездам.

Если эта технология покажет свою работоспособность, но на ее основе можно будет создать действующую двигательную установку, которая позволит доставлять астронавтов на Марс за несколько недель, считают ученые.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform