Оптическая двигательная техника

Более 20 лет назад Соединенные Штаты начали разрабатывать систему противоракетной обороны под кодовым названием «Звездные войны». Система предназначена для отслеживания ракет, выпущенных другими странами, и использования лазеров для их спуска. Хотя эта система была разработана для ведения войны, исследователи обнаружили, что у этих мощных лазеров много других применений. Фактически, в один прекрасный день лазеры будут использоваться для выведения космических аппаратов на орбиту и другие планеты.

В настоящее время люди используют космические челноки для полетов в космос. Космические челноки должны быть запущены и подняты. В дополнение к установке тонны топлива необходимо связать два гигантских ракетных ускорителя. Лазеры позволяют инженерам разрабатывать легкие космические аппараты, которые не требуют энергии. Сама легкая лодка может выступать в качестве двигателя, а топливо - это самый распространенный вид энергии во Вселенной.

Основным принципом легкого пропеллера является использование наземного лазера для нагрева воздуха, его взрыва и движения космического корабля. Если он работает, световой пропеллер не только в тысячи раз легче, чем двигатель химической ракеты, но и в тысячи раз более эффективен. Это не вызовет загрязнения. В этой статье HowStuffWorks мы поймем две версии этой продвинутой силовой установки, одна из которых возьмет нас с Земли на Луну всего за пять с половиной часов, а другая возьмет нас по «световому пути». «Поездка в солнечную систему.

Легкоходная ракета звучит как космический корабль в научно-фантастическом романе - он направляет лазерный луч в космос. Для этого требуется мало или вообще нет пропеллента, и он не загрязняет окружающую среду. Это кажется невероятным, потому что люди еще не разработали какое-либо оборудование, подобное тому, которое можно использовать для регулярного наземного или воздушного путешествия на Земле. Хотя для достижения этой цели может потребоваться 15-30 лет, принцип строительства bareboats был успешно протестирован много раз. Компания под названием Lightcraft Technologies продолжает совершенствовать исследования в Политехническом институте Ренсселера в Трое, Нью-Йорк.

Основной принцип легкой лодки очень прост - самолет в форме желудей использует зеркало для приема и фокусировки падающего лазерного луча для нагрева воздуха и взорвать его, тем самым продвигая самолет. Основные компоненты этой революционной силовой установки перечислены ниже:

Лазеры с диоксидом углерода - Lightcraft Technologies использует импульсную лазерную систему тестирования повреждений (PLVTS), которая является продуктом программы защиты от «Звездных войн». В настоящее время на испытательном свете используется импульсный лазер мощностью 10 киловатт, который также является одним из крупнейших в мире мощных лазеров.

Параболическое зеркало. Нижняя часть космического корабля - это зеркало, фокусирующее лазерный луч на входе в двигатель или на борту ракетного топлива. Существует также зеркало в виде телескопа, действующее как вторичный наземный передатчик для направления лазерного луча на легкую лодку.

Поглощающая камера. Всасывающий воздух вводится в камеру абсорбции и нагревается и расширяется лазерным лучом для подачи световой лодки.

Бортовой водород. Когда атмосфера слишком тонкая, чтобы обеспечить достаточный воздух, требуется небольшое количество водородного пропеллента для обеспечения тяги ракеты.

Перед запуском бербоут-струй впрыскивается поток сжатого воздуха, который заставит его вращаться со скоростью около 10000 оборотов в минуту (об / мин). Это вращение необходимо для гиростабилизированных самолетов. Возьмем американский футбол в качестве примера: для более точного прохождения мяча защитник будет вращаться при игре в футбол. Применение вращения к этому очень легкому самолету позволяет ему проходить через воздух более стабильно.

Как только легкая лодка будет вращаться с оптимальной скоростью, лазер включится, нажав световую лодку в воздух. Частота импульсов лазерного излучения 10 кВт составляет 25-28 раз / сек. Путем испускания импульсов лазер будет продолжать толкать самолет вверх. Пучок фокусируется параболическим зеркалом на дне самолета и нагревает воздух до 9982-29982 ° С, в несколько раз превышающий поверхность Солнца. Воздух преобразуется в плазменное состояние при высоких температурах, а затем плазма взорвется и продвинет его вверх в самолет.

Lightcraft Technologies спонсировалась FINDS (ранний полет был профинансирован NASA и ВВС США) и провел несколько испытаний на прототипе небольшого боевого корабля на испытательном полигоне White Sands в Нью-Мексико. В октябре 2000 года небольшая бербовая катер диаметром 12,2 см и вес всего 50 грамм достиг высоты 71 метра. Lightcraft Technologies надеется отправить прототип лёгкой лодки на высоту более 150 метров в 2001 году. Один мегаватт лазера должен отправить один килограмм спутников на низкую околоземную орбиту. Хотя модель изготовлена из авиационного алюминия, окончательная стандартная легкая лодка может быть изготовлена из карбида кремния.

Лазерная лодка может также использовать зеркало, установить его в легкую лодку и спроецировать энергию пучка перед космическим кораблем. Тепло, генерируемое лазерным лучом, образует воздушные гвозди, поворачивая воздух вокруг космического корабля, что может уменьшить сопротивление и уменьшить тепло, поглощенное легкой лодкой.

В настоящее время кто-то рассматривает возможность использования другой силовой установки для легких лодок, которая включает в себя микроволны. Микроволновая энергия дешевле, чем лазерная энергия, и ее легче модернизировать до более высокой мощности, но ей нужен космический корабль большего диаметра. Легкий корабль, разработанный для этого типа подрулевого двигателя, больше похож на летающую тарелку (фактически мы постепенно превращаем научную фантастику в реальность). Для разработки этой технологии требуется больше времени, чем лазерные лучи, но это может привести нас к экзопланетам. Разработчики также предусматривали строительство тысяч таких легких лодок, оснащенных флотом орбитальных электростанций и заменой традиционных самолетов.

Световые катера с СВЧ-питанием также используют источники энергии, отличные от космических аппаратов. При использовании силовой установки с лазерным питанием энергия находится на земле. Микроволновая силовая установка - противоположная. Микроволновые космические аппараты будут полагаться на мощность орбитальных солнечных электростанций для передачи вниз. Энергия не отталкивает от светлой лодки, но тянет ее ближе.

Для того, чтобы летать на микроволновой лодке, ученые должны сначала разместить солнечную электростанцию с диаметром 1 км на орбите. Лейк Мирабо, возглавляющий исследования в области легких лодок, считает, что такая электростанция может генерировать до 20 гигаватт энергии. Электростанция проходит по орбите на 500 километров над Землей и отправляет энергию СВЧ на 20-метровый легкий корабль, способный перевозить 12 человек. Верхняя часть самолета покрыта миллионами небольших антенн, которые преобразуют микроволны в электрический ток. Только с двумя орбитами электростанция сможет собирать 1800 гигаджулей энергии и доставлять 4,3 гигаватт энергии на бортбот для своей орбиты.

СВЧ-маяк будет оснащен двумя мощными магнитами и тремя двигательными двигателями. Когда бербоут взлетает, он использует солнечный элемент, который покрывает верх, чтобы генерировать электричество. Ток будет ионизировать воздух, а затем подтолкнуть самолет. После снятия, СВЧ-лодка использует внутренние отражатели для нагрева окружающего воздуха и прохождения через звуковой барьер.

Поднявшись на определенную высоту, голый катер наклоняется в сторону, чтобы получить сверхзвуковую скорость. Затем половина микроволновой мощности отражается перед световой лодкой, нагревая воздух и образуя воздушные гвозди, позволяя космическому аппарату проходить через воздух в 25 раз быстрее скорости звука и вылетать на орбиту. Максимальная скорость самолета примерно в 50 раз превышает скорость звука. Другая половина мощности СВЧ преобразуется в ток приемной антенной самолета для питания двух электромагнитных двигателей. Затем два двигателя ускоряют поток слипа (т. Е. Воздух, текущий вокруг самолета). Ускоряя поток slipstream, самолет может противодействовать всем звуковым ударам и позволить сиянию бесшумно летать со сверхзвуковыми скоростями.