Optická pohonná technologie

Před více než 20 lety začaly USA rozvíjet systém protiraketové obrany s kódovým označením "Star Wars". Systém je navržen tak, aby sledoval střely vypálené jinými zeměmi a používaly lasery k jejich sestřelování. Ačkoli tento systém byl navržen pro válčení, vědci zjistili, že tyto vysoce výkonné lasery mají mnoho dalších využití. Jednodenní lasery budou ve skutečnosti používány k posunu kosmických lodí na oběžnou dráhu a na jiné planety.

V současné době lidé používají raketoplán pro letu do vesmíru. Vesmírné čluny musí být spuštěny a zvednuty. Kromě instalace tun pohonných hmot musí být spojeny dva obří rackové boostery. Lasery umožňují inženýrům vyvinout lehké kosmické lodě, které nevyžadují energii. Samotná lehká loď může fungovat jako motor a palivo je světlo - nejhojnější druh energie ve vesmíru.

Základním principem lehké vrtule je použití pozemního laseru k ohřevu vzduchu, jeho výbuchu a pohonu kosmické lodi. Pokud to funguje, lehká vrtule je nejen tisíckrát lehčí než raketový motor chemikálie, ale také tisíckrát účinnější. Nevyvolá žádné znečištění. V tomto článku z HowStuffWorks porozumíme dvěma verzím tohoto pokročilého pohonného systému, z něhož jeden nás vezme ze země na měsíc za pouhých pět a půl hodiny, zatímco druhý nás vezme po "světelné cestě". "Cestování do sluneční soustavy.

Světelná pohonná raketa zní jako kosmická loď v sci-fi románu - jezdí laserový paprsek do vesmíru. Vyžaduje malou nebo žádnou pohonnou látku a je bez znečištění. To se zdá být neuvěřitelné, protože lidé dosud nevyvinuli žádné vybavení, které by bylo podobné těm, které lze použít na pravidelné pozemní nebo letecké cestování na Zemi. Ačkoli to může trvat 15-30 let k dosažení tohoto cíle, princip budování bareboatů byl úspěšně testován mnohokrát. Společnost s názvem Lightcraft Technologies nadále zlepšuje výzkum od Polytechnického institutu Rensselaer v Troy v New Yorku.

Základním principem lehké lodi je velmi jednoduché - letadlo ve tvaru žaludku využívá zrcadlo k přijímání a zaostření dopadajícího laserového paprsku pro ohřev vzduchu a jeho výbuch, čímž pohání letoun. Základní komponenty tohoto revolučního pohonného systému jsou uvedeny níže:

Lasery s oxidem uhličitým - technologie Lightcraft využívá systém testování poškození laserem (PLVTS), který je produktem programu obrany Star Wars. Testovací loď nyní používá 10kilometrový impulsní laser, který je také jedním z největších světových výkonových laserů.

Parabolické zrcadlo - Spodní část kosmické lodi je zrcadlem, které zaostří laserový paprsek na přívod motoru nebo palubní hnací plyn. Tam je také dalekohled-jako zrcadlo působí jako sekundární pozemní vysílač pro vedení laserového paprsku na lehký člun.

Absorpční komora - nasávaný vzduch se zavádí do absorpční komory a vyhřívá a rozšiřuje laserovým paprskem, čímž pohání lehký člun.

Vodík na palubě - Když je atmosféra příliš tenká, aby poskytla dostatek vzduchu, je potřebné malé množství vodíkového pohonného prostředku, aby bylo dosaženo tahu rakety.

Před vyprázdněním holého člunu se vstřikuje proud stlačeného vzduchu, což způsobí, že se bude otáčet kolem 10 000 otáček za minutu (otáčky za minutu). Tato rotace je nezbytná pro gyroskopické letouny. Vezměte si americký fotbal jako příklad: Chcete-li míč předat přesněji, bude quarterback otáčet při hraní fotbalu. Použití otáčení tohoto velmi lehkého letadla umožňuje jeho průchod vzduchem více stabilně.

Jakmile se lehká loď otáčí optimální rychlostí, rozsvítí se laser a tlačí lehký člun do vzduchu. Frekvence laserového impulsu 10kW je 25-28krát / s. Vyzařováním impulzů bude laser dál tlačit letadlo směrem nahoru. Světelný paprsek je zaměřen na parabolické zrcadlo na dně letadla a ohřívá vzduch na 9982-29982 ° C, několikrát vyšší než povrch slunce. Vzduch se při vysokých teplotách změní na plazmový stav a plazma se vybuchne a pohne ji nahoru do letadla.

Společnost Lightcraft Technologies byla sponzorována společností FINDS (počáteční let byl financován NASA a leteckými silami Spojených států) a provedl několik testů na malém prototypu bareboatů na zkušebním místě rakety White Sands v novém Mexiku. V říjnu 2000 dosáhl výšku 71 metrů malý barelový člun o průměru 12,2 cm a hmotnosti pouhých 50 gramů. Společnost Lightcraft Technologies doufá, že v roce 2001 předá prototyp lehké lodi na více než 150 metrů výšky. Jeden megawatt laseru musí poslat jeden kilogram družic do nízké oběžné dráhy Země. I když model je vyroben z letadla z hliníku, konečný standardní lehký člun může být vyroben z karbidu křemíku.

Laserová loď může také použít zrcadlo, nainstalovat jej do lehké lodi a projevit energii paprsku před kosmickou lodí. Teplo generované laserovým paprskem bude vytvářet vzduchové nehty, které obrátí vzduch kolem kosmické lodi, což může snížit odpor a snížit teplo absorbované lehkým člunem.

V současné době zvažuje někdo jiný pohonný systém pro lehké čluny, který zahrnuje mikrovlny. Mikrovlnná energie je levnější než laserová energie a je snadnější přejít na vyšší výkon, ale potřebuje kosmickou loď s větším průměrem. Světlá loď určená pro tento typ trysky vypadá spíše jako létající talíř (ve skutečnosti postupně měníme vědeckou fantastickou skutečnost). Vyvíjet tuto technologii trvá déle než laserové lehké čluny, ale může nás přivést k exoplanetům. Vývojáři také představili výstavbu tisíců takových lehkých člunů poháněných flotilou orbitálních elektráren a nahrazením tradičních letadel.

Lehké čluny s mikrovlnným pohonem používají i jiné zdroje energie než kosmické lodě. Při použití pohonného systému poháněného laserem je energie umístěna na zemi. Mikrovlnný pohonný systém je naopak. Kosmická sonda poháněná mikrovlnami se bude spoléhat na sílu obíhající solární elektrárny, která bude vysílána dolů. Energie se neodvrací od lehkého člunu, ale zatáhne ji blíž.

Pro mikrovlnnou lehkou loď k letu musí vědci nejprve umístit sluneční elektrárnu o průměru 1 km na oběžné dráze. Leik Myrabo, který vede průzkum lehkých lodí, se domnívá, že taková elektrárna dokáže vyrobit až 20 gigawattů energie. Elektrárna běží podél oběžné dráhy 500 kilometrů nad zemí a posílá mikrovlnnou energii na 20 metrů dlouhou lehkou loď schopnou nést 12 osob. Horní část letadla je pokryta miliony malých antén, které přeměňují mikrovlny na elektrický proud. S pouhými dvěma oběžnými dráhami bude elektrárna schopna shromáždit 1800 gigajoules energie a přivést k lodi na své orbitě 4,3 gigawatty energie.

Mikrovlnná lehká loď bude vybavena dvěma výkonnými magnety a třemi pohonnými motory. Když bareboat vzlétne, používá solární článek, který pokrývá vrchol, aby generoval elektřinu. Proud bude ionizovat vzduch a pak stlačit letadlo. Po vyjmutí mikrovlnná lehká loď používá vnitřní reflektory k ohřevu okolního vzduchu a prochází zvukovou bariérou.

Po dosažení určité výšky se bareboat nakloní na stranu, aby získal nadzvukovou rychlost. Pak se polovina mikrovlnného výkonu odráží před lehkým člunem, ohřívá vzduch a vytváří vzduchové nehty, což dovoluje kosmické lodi procházet vzduchem rychlostí 25krát rychleji a létat na oběžnou dráhu. Maximální rychlost letadla je asi 50násobek rychlosti zvuku. Druhá polovina výkonu mikrovln je přeměněna na proud v přijímací anténě letadla k pohonu dvou elektromagnetických motorů. Dva motory pak urychlují proudění vzduchu (tj. Vzduch proudící kolem letadla). Tím, že urychluje proudící proud, může letadlo čelit všem zvukovým otřesům a dovolit, aby loď plula tiše na nadzvukové rychlosti.