Naukowcy opracowują system naprowadzany laserowo, który może wysłać statek kosmiczny na Marsa w 45 dni

NASA spodziewa się, że dotarcie do Czerwonej Planety zajmie ludziom około 500 dni, ale kanadyjscy inżynierowie twierdzą, że system laserowy może skrócić tę podróż do zaledwie 45 dni.

Amerykańska agencja kosmiczna planuje wysłać załogę na Czerwoną Planetę w połowie lat 30., mniej więcej w tym samym czasie Chiny planują również lądowanie ludzi na Marsie.

Inżynierowie z McGill University w Montrealu w Kanadzie twierdzą, że opracowali termiczny system napędu laserowego, w którym laser służy do podgrzewania paliwa wodorowego.

Jest to ukierunkowany napęd energetyczny, wykorzystujący duże lasery wystrzelone z Ziemi w celu dostarczenia energii do matryc fotowoltaicznych na statku kosmicznym, które generują energię elektryczną, a tym samym napęd.

Statek kosmiczny bardzo szybko przyspiesza w pobliżu Ziemi, a następnie leci w kierunku Marsa przez następny miesiąc, wystrzeliwując główny statek do lądowania na Czerwonej Planecie i zawracając resztę statku na Ziemię w celu ponownego przetworzenia na następny start.

Dotarcie do Marsa w zaledwie sześć tygodni było czymś, co wcześniej uważano za możliwe tylko za pomocą rakiet napędzanych rozszczepieniem, które stwarzają zwiększone ryzyko radiologiczne.

Statek kosmiczny bardzo szybko przyspiesza w pobliżu Ziemi, a następnie leci w kierunku Marsa przez następny miesiąc, wystrzeliwując główny statek do lądowania na Czerwonej Planecie i zawracając resztę statku na Ziemię w celu ponownego przetworzenia na następny start.

NASA spodziewa się, że dotarcie do Czerwonej Planety zajmie ludziom około 500 dni, ale kanadyjscy inżynierowie twierdzą, że system laserowy może skrócić tę podróż do zaledwie 45 dni.  wrażenie artysty

NASA spodziewa się, że dotarcie do Czerwonej Planety zajmie ludziom około 500 dni, ale kanadyjscy inżynierowie twierdzą, że system laserowy może skrócić tę podróż do zaledwie 45 dni. wrażenie artysty

Rozmawiając z wszechświat dzisiajZespół odpowiedzialny za badanie powiedział, że ten system może umożliwić szybki transport w Układzie Słonecznym.

Kierowany napęd energetyczny nie jest nowym pomysłem — niedawno trafił na pierwsze strony gazet dzięki Breakthrough Starshot, projektowi, który ma na celu wykorzystanie laserów do wysyłania maleńkich sond z lekkim żaglem do najbliższego układu gwiezdnego, Proxima Centauri, z relatywistycznymi prędkościami.

System wykorzystuje lasery do wystrzelenia statku kosmicznego w głęboką przestrzeń kosmiczną z prędkością względną — ułamek prędkości światła — a im mocniejszy laser, tym szybszy statek kosmiczny.

Niektóre badania przewidują, że może wysłać 200-funtowego satelitę na Marsa w ciągu zaledwie trzech dni, a większy statek kosmiczny potrzebowałby około jednego do sześciu tygodni.

Koncepcje wymagają ziemskiej matrycy laserowej o mocy gigawatów, którą można wystrzelić w kosmos i skierować na lekki żagiel przymocowany do statku kosmicznego, aby przyspieszyć go do dużych prędkości – ułamków prędkości światła.

READ  Snoopy, manekiny i Apollo 11 będą huśtać się przy księżycu na pokładzie Artemis I

Emmanuel Doblay, absolwent McGill i student inżynierii kosmicznej na TU Delft, opublikował artykuł sugerujący, że można to zastosować do podróży na Marsa.

Kierowany napęd energetyczny nie jest nowym pomysłem — niedawno trafił na pierwsze strony gazet dzięki Breakthrough Starshot, projektowi, który ma na celu wykorzystanie laserów do wysyłania maleńkich sond z lekkim żaglem do najbliższego układu gwiezdnego, Proxima Centauri, z relatywistycznymi prędkościami.

Kierowany napęd energetyczny nie jest nowym pomysłem — niedawno trafił na pierwsze strony gazet dzięki Breakthrough Starshot, projektowi, który ma na celu wykorzystanie laserów do wysyłania maleńkich sond z lekkim żaglem do najbliższego układu gwiezdnego, Proxima Centauri, z relatywistycznymi prędkościami.

Amerykańska agencja kosmiczna planuje wysłać załogę na Czerwoną Planetę w połowie lat 30., mniej więcej w tym samym czasie Chiny planują również lądowanie ludzi na Marsie.  wrażenie artysty

Amerykańska agencja kosmiczna planuje wysłać załogę na Czerwoną Planetę w połowie lat 30., mniej więcej w tym samym czasie Chiny planują również lądowanie ludzi na Marsie. wrażenie artysty

Powiedział Universe Today: „Ostatecznym zastosowaniem ukierunkowanego napędu energetycznego byłoby napędzanie lekkiego żagla w gwiazdy w celu prawdziwej podróży międzygwiezdnej, co zmotywowało nasz zespół, który przeprowadził to badanie.

Interesowało nas, w jaki sposób ta sama technologia laserowa mogłaby zostać wykorzystana do szybkiej transmisji w Układzie Słonecznym, co, mamy nadzieję, będzie wkrótce stanowić punkt wyjścia, który może zademonstrować tę technologię.

Wirtualny statek kosmiczny zespołu wymaga zbudowania gdzieś na Ziemi matrycy laserowej o średnicy 32 stóp i mocy 100 megawatów.

Jak to działa

32-metrowy, 100-watowy zestaw laserów wystrzeliwuje ukierunkowaną wiązkę w statek kosmiczny na niskiej orbicie okołoziemskiej.

Laser jest skupiany w komorze grzewczej wodoru za pomocą nadmuchiwanego reflektora, który działa podobnie do panelu słonecznego, ale pobiera więcej energii.

Silnik wodorowy znajdujący się w komorze jest wyrzucany przez dyszę, która napędza statek kosmiczny do przodu.

Generuje to wystarczającą siłę ciągu, aby rozpędzić statek kosmiczny do dużych prędkości.

Oczekuje się, że dotrze do Marsa w ciągu sześciu tygodni od startu.

„Nasze podejście będzie wykorzystywać intensywniejszy strumień lasera na statek kosmiczny, aby bezpośrednio ogrzać paliwo, podobnie jak w gigantycznym kotle parowym” – powiedział Dobelli.

„Dzięki temu statek kosmiczny może szybko przyspieszyć, będąc wciąż blisko Ziemi, więc laser nie musi być skierowany daleko w kosmos”.

Gdy dotrze do Marsa, może przebić się do atmosfery, pozwalając kabinie załogi oddzielić się i wylądować.

Sądzimy, że moglibyśmy nawet użyć tego samego laserowego silnika rakietowego, aby przywrócić dopalacz na orbitę Ziemi, po tym, jak wyrzucił główny łazik na Marsa, umożliwiając jego szybki recykling do następnego startu.

READ  Organizmy prawdopodobnie mające 830 milionów lat zostały znalezione uwięzione w starożytnej skale

Biorąc pod uwagę obecny trend w rozwoju technologii laserów optycznych, wystarczyłoby to do zasilania statku kosmicznego lecącego na Marsa.

Jego działanie polega na skupieniu lasera w komorze grzewczej wodoru za pomocą nadmuchiwanego reflektora – silnik wodorowy jest wypuszczany przez dyszę, aby popychać go do przodu.

„Nasze podejście będzie wykorzystywać intensywniejszy strumień lasera na statek kosmiczny, aby bezpośrednio ogrzać paliwo, podobnie jak w gigantycznym kotle parowym” – powiedział Dobelli.

„Dzięki temu statek kosmiczny może szybko przyspieszyć, będąc wciąż blisko Ziemi, więc laser nie musi być skierowany daleko w kosmos”.

„Nasz statek kosmiczny podobny do Grestera bardzo szybko przyspiesza, będąc wciąż blisko Ziemi, a ta metoda może pomóc sprowadzić go z powrotem z Marsa, gdzie nie byłoby dużej matrycy laserowej gotowej do wysłania na jego drodze” – wyjaśnił Doblay.

„Uważamy, że możemy nawet użyć tego samego laserowego silnika rakietowego, aby przywrócić dopalacz na orbitę Ziemi po tym, jak wyrzucił on główny łazik na Marsa, umożliwiając jego szybkie ponowne wykorzystanie do następnego startu” – powiedział Universe Today.

Nadmuchiwany reflektor jest kluczem do prawidłowego działania technologii, ponieważ zostanie zaprojektowany tak, aby był wysoce odblaskowy, dzięki czemu może utrzymać większą moc lasera na jednostkę powierzchni niż panel fotowoltaiczny.

To właśnie sprawia, że ​​zadanie to jest możliwe dzięki stosunkowo skromnej matrycy laserowej – o średnicy 32 stóp – na ziemi.

Dzięki skróceniu czasu w kosmosie astronauci napotykają niższy poziom promieniowania, co może sprawić, że podróż na Marsa iz powrotem będzie bezpieczniejsza.

Wszystkie nowe elementy będą potrzebne, aby statek kosmiczny mógł dotrzeć do Marsa w ciągu sześciu tygodni – znacznie mniej niż dziewięć miesięcy, które przewidziała NASA.

„Macierze laserów światłowodowych, które działają jak pojedynczy element optyczny, nadmuchiwane struktury kosmiczne mogą być wykorzystane do skupienia wiązki laserowej, gdy dociera ona do statku kosmicznego do komory grzewczej” – powiedział Dobelli.

Również „opracowanie materiałów wysokotemperaturowych, które umożliwiłyby statkowi kosmicznemu zerwanie z marsjańską atmosferą po jego przybyciu”.

Umiejętność przełamania atmosfery to sztuczka, która pozwoli na powrót.

Problem polega na tym, że wiele z tych technologii jest wciąż w powijakach i nie zostały przetestowane w prawdziwym świecie, co rodzi pytania o ich wykonalność do 2035 roku.

„Komora cieplna lasera jest prawdopodobnie największym wyzwaniem” – powiedział Doblay dla Universe Today, sceptycznie nastawiony do możliwości ograniczenia gazowego wodoru.

Pyta, czy można go powstrzymać, ponieważ „jest podgrzewany przez wiązkę laserową do temperatury powyżej 10 000 K, jednocześnie utrzymując chłód na ścianach pokoju?”

Nasze modele twierdzą, że jest to możliwe, ale testy pilotażowe na dużą skalę nie są obecnie możliwe, ponieważ nie zbudowaliśmy jeszcze wymaganych laserów o mocy 100 MW.

Profesor Andrew Higgins z McGill, który nadzorował prace Doplaya, powiedział: „Możliwość dostarczania energii głęboko w kosmos za pomocą laserów byłaby przełomową technologią dla ciągu i mocy.

W naszym badaniu zbadaliśmy termiczne podejście do laserów, co brzmi zachęcająco, ale sama technologia laserowa zmienia reguły gry.

Wyniki zostały opublikowane w preprint na arXiv.

NASA planuje wysłać załogową misję na Marsa w latach 30. XX wieku po pierwszym lądowaniu na Księżycu

Mars stał się kolejnym wielkim krokiem w eksploracji kosmosu przez ludzkość.

Ale zanim ludzie dotrą do Czerwonej Planety, astronauci wykonają serię małych kroków z powrotem na Księżyc podczas całorocznej misji.

Ważne szczegóły na orbicie Księżyca zostały ujawnione jako część osi czasu wydarzeń, które doprowadziły do ​​misji na Marsa w latach 30. XX wieku.

NASA przedstawiła swój czteroetapowy plan (na zdjęciu), który ma nadzieję, że pewnego dnia pozwoli ludziom odwiedzić Marsa podczas Humans to Mars Summit, który odbył się wczoraj w Waszyngtonie.  Będzie to oznaczać wiele misji na Księżyc w nadchodzących dziesięcioleciach

NASA przedstawiła swój czteroetapowy plan (na zdjęciu), który ma nadzieję, że pewnego dnia pozwoli ludziom odwiedzić Marsa podczas Humans to Mars Summit, który odbył się wczoraj w Waszyngtonie. Będzie to oznaczać wiele misji na Księżyc w nadchodzących dziesięcioleciach

W maju 2017 r. Greg Williams, zastępca dyrektora NASA ds. polityki i planowania, przedstawił czteroetapowy plan agencji kosmicznej, który ma nadzieję, że pewnego dnia pozwoli ludziom odwiedzić Marsa, a także przewidywane ramy czasowe.

Etap pierwszy i drugi Będzie obejmować wielokrotne loty w przestrzeń księżycową, aby umożliwić budowę habitatu, który zapewni miejsce postoju dla lotu.

Ostatnim dostarczonym sprzętem będzie rzeczywisty łazik Deep Space Transport, który będzie później używany do transportu załogi na Marsa.

Symulacja życia na Marsie będzie prowadzona przez rok w 2027 roku.

Trzecia i czwarta faza rozpoczną się po 2030 r. i będą obejmować ciągłe załogowe loty poszukiwawcze do systemu Marsa i powierzchni Marsa.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.