До Марса за 45 дней поможет добраться лазер - «Космос»

Группа ученых из Университета Макгилла предложила отправлять космические корабли к другим планетам с помощью лазера. Исследование жизнеспособности такой концепции проводилось по поручению НАСА. Огромный лазер, расположенный на Земле, будет нагревать водородную плазму в камере позади космического корабля, создавая тягу и доставляя его на Марс всего за 45 дней, в атмосфере которого будет использоваться аэроторможение. Таким образом в будущем можно было бы отправлять полезные грузы колонистам или даже перевозить людей.

Предполагается, что в таком проекте будет задействоваться массив наземных лазеров беспрецедентного размера (диаметром 10 м) и мощности (100 МВт), который станет возможным благодаря текущим разработкам в технологии фотонных лазеров.

Камера нагрева и связанные с ней системы регенеративного охлаждения и обращения с топливом являются ключевыми элементами конструкции, которым уделяется особое внимание в новом исследовании. Также подробно анализируются астродинамика и экстремальный маневр аэрозахвата, необходимый по достижению Марса.

Груз, предварительно выведенный на орбиту Земли, будет снабжен отражателем, который направляет луч лазера с Земли в нагревательную камеру, содержащую водородную плазму.

Когда ядро плазмы нагревается до 40 000 градусов Кельвина, газ вокруг ядра достигает 10 000 К и, вырываясь из сопла, создает тягу, достаточную, чтобы толкать корабль. Такие толчки будут происходить с интервалом 58 минут. Это позволит кораблю разогнаться до 17 км/с. До лунной орбиты с такой скоростью можно добраться всего за восемь часов, а на подлете к Марсу через полтора месяца скорость будет все еще 16 км/с.

Вывести груз на 150-км орбиту Марса — более сложная задача, поскольку у предложенного корабля нет химического двигателя, как у ракет (иначе не получается взять необходимое количество груза). И пока обитатели Марса не построят аналогичную лазерную систему для ловли посылок с Земли, единственный способ — рискованный маневр аэродинамического захвата. В этом случае при спуске аппарат испытает нагрузку в 8g, а жар от трения будет выше, чем способны выдержать традиционные защитные материалы. Остается надеяться на те, что находятся в фазе разработки.

К преимуществам предложенной лазерно-тепловой системы можно отнести крайне выгодное отношение массы к энергии — в пределах 0,001–0,01 кг/кВт, лучше, чем у передовых атомных движителей благодаря тому факту, что источник энергии остается на Земле, а передаваемый поток обрабатывается надувным отражателем низкой массы, пояснили авторы идеи.

Первые люди доберутся на Марс, скорее всего, без использования технологии лазерно-тепловой тяги. Основатель Space X Илон Маск «уверен на 80–90%», что сверхтяжелая ракета-носитель компании сможет выйти на орбиту уже в следующем году, а к 2024 году она будет готова выполнить беспилотный полет с грузом на Марс.

Источник: hightech.plus