Zinātnieki izdomājuši kuģi ātriem starpplanētu lidojumiem
Художественное представление космического корабля с лазерно-тепловым двигателем
© Иллюстрация Sputnik/CC BY 4.0/Duplay et al., 2022, Depositphotos/Shad.offSekot līdzi rakstam
Vladislavs Strekopitovs Visi materiāliKanādas zinātnieki piedāvājuši principiāli jaunu lāzertermiskā dzinēja konstrukciju starpplanētu lidojumiem. Aprēķini liecina, ka kuģis ar spēkiekārtu, kurā ūdeņraža degvielu sakarsē fokusēts lāzera stars no Zemes, sasniegs Marsu vien 45 dienu laikā. Par izgudrojumu portālā RIA Novosti pastāstīja Vladislavs Strekopitovs.
Enerģijas padeve gaismas ātrumā
NASA un Ķīnas kosmiskās programmas paredz ekspedīcijas uz Marsu. Tomēr pastāv grūtības – kosmiskā radiācija. NASA Marsa visurgājējs “Perseverance” lidojumā uz Marsu pavadīja 6 mēnešus un 20 dienas. Cilvēkam tāds lidojums nestu nāvi.
ViedoklisMēnesim tuvojas nevadāma raķete. Kas notiks sadursmes brīdī27 Februāris 2022, 15:18Dažas valstis izstrādā ātrākus raķešu kodoldzinējus. Taču diezin vai arī tie ļaus nonākt līdz Marsam ātrāk kā 100 dienu laikā.Savukārt starpzvaigžņu ceļojumos būs vajadzīgi ne tikai superātri, bet arī absolūti autonomi dzinēji, kas spēs bezgalīgi ilgi strādāt bez uzpildes.Lielākā daļa tamlīdzīgu projektu balstās uz “gaismas buras” koncenpcijas: kosmisko aparātu paātrina Saules gaisma, krītot uz reflektora spoguļa virsmas. Tādiem aparātiem ķīmiskā degviela nav vajadzīga.
ViedoklisKurš putniņš agri ceļas, agri slauka deguntiņu. Ko ASV plāno iesākt uz Mēness30 Aprīlis 2021, 13:35Taču tie var pārvietot vien sīciņas zondes – ne vairāk kā gramu smagas, un der detektoriem un optiskajām sistēmām, piemēroti planētas aizsardzībai no asteroīdiem, ārpuszemes civilizāciju signālu meklējumiem vai, piemēram, sakariem ar aparātiem Mēness otrajā pusē. Turklāt “gaismas burai” ir vērā ņemams trūkums – jo tālāk no Saules, jo vājāka gaisma, tātad mazāka vilkme. Aiz Saules sistēmas robežām – nulle.Projekti Breakthrough Starshot vai Project Dragonfly piedāvā risinājumu, papildinot “gaismas buru” ar lāzera resti uz Zemes ar aptuveni gigavata jaudu. Aprēķini liecina, ka tās stars paātrinās supervieglu kuģi līdz relatīviskam ātrumam – apmēram 20% no gaismas ātruma. Tas ļaus sasniegt tuvākās zvaigžņu sistēmas, ceļā pavadot nevis gadsimtus vai tūkstošgades, bet gan dažus gadu desmitus.No 2009. gada Kalifornijas universitātē Santabarbarā ar NASA atbalstu tiek īstenota programma Starlight, kuras mērķis ir radīt veselu saimi lāzerķīmisko hibrīdo dzinēju ar orientēto enerģiju (DE) – lāzera stars rada impulsu, kas ierosina konkrētu reakciju atbilstoši degvielai.
FotoKā NASA gatavo startam raķeti SLS ar kuģi Orion25 Marts 2022, 16:30NASA kopā ar UCSB un Masačūsetsas tehnoloģiskā institūta speciālistiem pēta arī lāzerķīmiskā kuģa koncepciju. Lieta tāda, ka lāzeri uzlādē kosmiskā aparāta fotoelektriskos akumulatorus. Tie ģenerē elektrisko lauku, kurā paātrināta jonizēta gāze rada reaktīvo vilkmi.
Līdz Marsam 45 dienu laikā
Pētnieki no Makgila universitātes (Monreāla) Emanuela Dupleja vadībā izvērtējuši visus variantus un ierosinājuši papildināt orientētās enerģijas dzinēju priekšrocības ar atomdzinēju jaudu.Viņu izstrādātajā lāzertermiskās iekārtas shēmā stars no lāzera restes uz Zemes tiek pavērsts pret kosmiskā aparāta piepūšamo reflektoru. Fokusētā stara sasildītā ūdeņraža degviela sadeg “tvaika katlā”, nodrošinot vilkmi.© Spacecraft architecture overviewKosmiskais kuģis ar lāzertermisko dzinēju. Principiāla shēma
Kosmiskais kuģis ar lāzertermisko dzinēju. Principiāla shēma© Spacecraft architecture overviewKamēr attālums līdz Zemei nav liels, un lāzera stars ir pietiekami jaudīgs, kuģis sasniedz ātrumu līdz 14 km/sek. Pēc tam dzinējs atdalās un atgriežas vidējā Zemes orbītā, kur to iespējams izmantot atkārtoti.Tā lidojuma ilgums līdz Marsam saruks līdz 45 dienām. Turklāt tas dāvās noteiktu manevra brīvību, jo nenāksies startu saistīt ar brīdi, kad attālums starp planētām ir mazāks. Vistuvāk planētas viena otrai nonāk reizi 26 mēnešos, un šim laikam tiek pielāgoti visi Marsa misiju starti.© Spacecraft architecture overviewLidojuma trajektorijas uz Marsu ar ķīmiskās degvielas dzinēju un lāzertermisko dzinēju
Lidojuma trajektorijas uz Marsu ar ķīmiskās degvielas dzinēju un lāzertermisko dzinēju© Spacecraft architecture overview
Nākotnes jautājums
Zinātnieki atzīmēja, ka pagaidām runa ir tikai par konceptuālo modeli. Piemēram, nāksies izraudzīties kosmiskā kuģa korpusa materiālu – tam jābūt pietiekami grūti kūstošam, lai nesadegtu, ieejot Marsa atmosfērā, – bremzēšana ar dzinēju taču nav paredzēta. Perspektīvā, kad uz Marsa parādīsies pastāvīga bāze, tur būs iespējams izvietot lazera sistēmu nolaišanās palēnināšanai.Vēl viens jautājums – sildkamera, kas iztur desmit tūkstošu grādu temperatūru. Ir reāli iegūt tādu materiālu, tomēr to pagaidām tik un tā neizdosies izmēģināt – lāzeru ar 100 MW jaudu vēl nav.Taču, piemēram, piepūšamā reflektora projektu var izstrādāt jau tagad.© Spacecraft architecture overviewDaudzkārt lietojamā kosmiskā kuģa darbs ar lāzertermisko dzinēju lidojumiem uz Marsu. Shēma
Daudzkārt lietojamā kosmiskā kuģa darbs ar lāzertermisko dzinēju lidojumiem uz Marsu. Shēma© Spacecraft architecture overviewLāzertermiskā dzinēja ideja radusies XX gadsimta 70. gados, taču toreiz tā nepiesaistīja uzmanību. Tagad idejas par apmetnēm uz Marsa apspriež nopietni, un šī koncepcija varētu palīdzēt atrisināt daudzas problēmas: radiācijas un mikrogravitācijas ietekme, loģistikas šķēršļi un kravu piegāde infrastruktūras būvdarbiem uz Marsa. Šī tehnoloģija noderēs lidojumiem arī uz citām Saules sistēmas planētām, kā arī bezpilota misijām uz sistēmas nomalēm.
