Pasiekti Marsą per kelias savaites. Naujo tipo lazerinis variklis. Kas žinoma (Foto)

Kosmoso tyrinėjimų ateitis apima gana ambicingus planus greitai siųsti pilotuojamas misijas į Mėnulį ir Marsą, taip pat robotines misijas į Saulės sistemos pakraščius ir net į artimiausias žvaigždes.

Šiems planams įgyvendinti reikalingos visiškai naujos varymo sistemos, kurios galės užtikrinti didelę trauką ir stabilų pagreitį.

Naujo tyrimo, paskelbto žurnale „Aerospace Research Central“, autoriai pasiūlė naujo tipo varomąją sistemą su nukreipta energija. Jie aprašė pirmuosius savo lazerinio terminio variklio (Laser-Thermal Propulsion, LTP) tyrimų rezultatus. Ši technologija potencialiai gali suteikti tiek didelę trauką, tiek specifinį impulsą, ypač tarpžvaigždinėms misijoms, rašo „Universe Today“.

Pirmą kartą LTP koncepciją mokslininkai pasiūlė prieš 2 metus. Jie manė, kad tokios varomosios sistemos pagalba Marsą galima pasiekti vos per 45 dienas, o ne per 6-9 mėnesius. Mokslininkai taip pat tvirtino, kad ši technologija leistų daug greičiau pasiekti artimiausias žvaigždes.

Iš pradžių mokslininkai siūlė panaudoti antžeminį 10 m skersmens ir 100 MW galios lazerį, kuris galėtų tiekti energiją Mėnulio atstumu nuo Žemės esančiam erdvėlaiviui. Kaitinant vandenilio kurą iki beveik 10 000 laipsnių Celsijaus temperatūros, šis lazeris gali sukurti didelę trauką ir didelį specifinį impulsą.

Breakthrough Starshot has the goal of building a 100 GW laser array to propel gram-scale laser sails to the stars. What use could such an array also have?
Here are a few.
-Laser thermal SSTOs with multi-tons payloads.
-High thrust laser-electric propulsion
-Asteroid deflection pic.twitter.com/XTGzev7aGs

— Kerr (@kerr_laserpope) June 30, 2018

Naujojo variklio koncepcija panaši į branduolinį šiluminį variklį, prie kurio dirba NASA mokslininkai. Jame branduolinis reaktorius sukuria šilumą, dėl kurios plečiasi vandenilis, kuris vėliau išeina per erdvėlaivio tūtas ir sukuria trauką.

Šiuo atveju lazeriai fokusuojami vandenilio šildymo kameroje, kuris vėliau išleidžiamas per tūtas, kad būtų sukurti specifiniai impulsai, trunkantys 3000 sekundžių.

Po beveik 2 metų mokslininkai nusprendė savo idėją išbandyti eksperimentiškai. Tam jie panaudojo 3 kW galios lazerinį įrenginį, kad patikrintų, kaip jis „sujungs“ savo energiją su kuru. Dėl to mokslininkai sukonstravo aparatą, kuriame yra nuo 5 iki 20 barų argono. Nors galutinėje variklio koncepcijoje kaip kuras bus naudojamos vandenilio dujos, bandymams buvo naudojamas argonas, nes jį lengviau jonizuoti. Tada mokslininkai pulsavo lazerį 1070 nanometrų dažniu, kuris atitinka artimos infraraudonosios šviesos bangos ilgį, kad nustatytų slenkstinę galią, reikalingą lazeriu palaikomai plazmai. Jų rezultatai parodė, kad maždaug 80 % lazerio energijos buvo perduota į plazmą, o tai atitinka ankstesnes prielaidas.

Kaip parodė tyrimas, koncepcija pasirodė gerai, tačiau norint gauti galutinius rezultatus, reikia atlikti tolesnius eksperimentus. Vėliau šiais metais mokslininkai ketina atlikti traukos matavimus, kad įvertintų, kokį pagreitį ir specifinį impulsą gali suteikti lazerinis terminis variklis būsimoms misijoms į Marsą ir kitas Saulės sistemos planetas bei kitas žvaigždes.

Jei ši technologija parodys savo efektyvumą, tačiau jos pagrindu bus galima sukurti veikiantį varomąjį bloką, kuris leis astronautams per kelias savaites nuvykti į Marsą, mano mokslininkai.