Jízda na energetickém paprsku do vesmíru

Tento týden na 45. společná konference a výstava o pohonu v Denveru budou výzkumníci, vědci a inženýři diskutovat o nejnovějších pokrokech v pohonných systémech pro kosmické lodě a komerční letadla.

Raný model laserem poháněného lehkého plavidla.
Kredit: Rensselaer Polytechnic Institute

Jedním zkoumaným tématem je pohon energie paprsku – využívající paprsek energie namířený na kosmickou loď buď k zahřátí jeho pohonné hmoty, nebo k dodání elektřiny do jeho motoru. Odstraněním zdroje energie ze samotné rakety má pohon energie paprskem potenciál zlevnit a zefektivnit vypouštění kosmických lodí.

Při konvenčním chemickém pohonu se v palivu rakety ukládá obrovské množství energie, které tvoří významnou část její hmotnosti. Kromě toho se chemické systémy zahřívají na teploty nad bodem tání některých materiálů v samotné raketě, říká Alexander Bruccoleri, výzkumník v oddělení letectví a kosmonautiky na MIT, který nedávno získal magisterský titul z laboratoře Space Propulsion Lab. Bruccoleri na konferenci 3. srpna přednesl příspěvek o srovnávací metrice, kterou vynalezl pro testování systémů využívajících energii paprsku.

Energie paprsku byla vysněna koncem 70. let výzkumným střediskem NASA Ames Research Center a Kalifornským technologickým institutem. Záměrem bylo použít lasery jako výměník tepla – vzít energii a vytvořit horkou tekutinu, která může expandovat z trysky, říká Bruccoleri. Nyní výzkumníci zkoumají pozemní laserové systémy, které ohřívají paliva, jako je vodík, na teplotu, která se snáze řídí. Molekuly vodíku mohou být urychleny dvakrát rychleji než molekuly vody se stejnou teplotou, což poskytuje lepší rychlost výfukových plynů – tah, který získáte při rychlosti, jakou spalujete pohonnou látku, říká Bruccoleri. Použití světla jako externího zdroje energie může snížit hmotnost a hmotnost palubního systému, ponechat prostor například pro vědecké užitečné zatížení a poskytuje větší hnací sílu.

Hra Myrabo , docent mechanického, leteckého a jaderného inženýrství na Rensselaerově polytechnickém institutu v Troy, NY, říká, že posledních tři až pět let přiblížilo tyto systémy realitě, protože technologie využívající energii, jako jsou laserové paprsky a systémy s milimetrovou vlnovou délkou, klesly v ceně. . Myrabo, zakladatel Technologie Lightcraft , prokázal, že lze pohánět malé lehké plavidlo 71 metrů ve vzduchu pomocí pulzů světla, které zahřívají pohonnou látku. V současné době má pětiletý grant od amerického letectva na výzkum laserového pohonu pro vypouštění satelitů za extrémně nízké náklady a vysokou spolehlivost a provádí testy v Brazílii ve spolupráci s letectvem této země.

Zatímco Myrabo říká, že takové systémy by mohly být realitou za 5 až 10 let, jiní jsou skeptičtí. Kevin Johnson, manažer pro průzkum vesmíru a pohon kosmických lodí ve společnosti Lockheed Martin Space Systems v Denveru, například, vyjadřuje znepokojení nad potenciálem atmosférické interference s paprskem. Greg McAllister, vedoucí inženýr pohonu ve společnosti Lockheed Martin, souhlasí a říká, že zdroj energie dostatečně silný na pohon rakety by ji mohl také spálit. (McAllister přednáší na konferenci příspěvek o testování pulzních plynových trysek používaných pro misi Mars Phoenix.)

Johnson říká, že i když by systém mohl generovat dostatek energie z pozemní stanice a snižovat náklady, zbývá více než 20 let, aby byl proveditelný.

Zkušební let lehkého plavidla využívajícího pulsy světla, které provedla Myrabo v roce 2000 na White Sands Missile Range v Novém Mexiku. Kredit: RPI

skrýt