Впечатление художника от лазерного паруса направленной энергии в действии. Фото: Ц. Чжан/deepspace.ucsb.edu
Сотрудники из Университета Макгилла в Монреале предложили новый тип двигательной установки с направленной энергией для исследования Солнечной системы, пишет «Хайтек».
Ученые создали концептуальную модель лазерно-тепловой двигательной установки. В будущем эта технология обеспечит как высокую тягу, так и удельный импульс для межзвездных миссий. Они представили результаты исследования на научно-технологическом форуме и выставке AIAA 2024 года, а также в статье, опубликованной на сайте AIAA SCITECH 2024.
Ученые вдохновлялись такими межзвездными проектами, как Starshot и Project Dragonfly, когда создавали LTP. Концепция аналогична ядерно-тепловому двигателю (NTP), который НАСА и DARPA разрабатывают для миссий быстрого транзита на Марс. В системе NTP ядерный реактор генерирует тепло, которое вызывает расширение топлива из водорода или дейтерия. Затем оно фокусируется через сопла для создания тяги.
В ходе эксперимента ученые сконструировали аппарат, содержащий от 5 до 20 бар статического аргона. Они хотели проверить, как лазер будет связывать энергию с топливом (в будущем — с водородом, но на данный момент исследователи использовали аргон, его легче ионизировать). Затем они запустили импульсный лазер мощностью 3 кВт на частоте 1070 нанометров (что соответствует длине волны ближнего инфракрасного диапазона). Цель — определить пороговую мощность, необходимую для лазерно-поддерживаемой плазмы (LSP). Результаты эксперимента показали, что около 80% лазерной энергии передалось в плазму, что согласуется с предыдущими исследованиями.
Полученные данные о давлении и спектре также выявили пиковую температуру LSP с рабочим газом. Хотя ученые подчеркивают, что для окончательных результатов необходимы дальнейшие исследования. Также для других испытаний LSP требуется специальный аппарат. Наконец, команда планирует провести измерения тяги позднее в этом году, чтобы оценить, какое ускорение (delta-v) и удельный импульс (Isp) лазерно-тепловая двигательная установка обеспечит для будущих миссий на Марс и другие планеты Солнечной системы.
Если технология справится с поставленной задачей, астронавты смогли бы попасть на Марс за недели, а не за месяцы. Другие проекты, выбранные Институтом передовых концепций НАСА для исследования в этом году, включают испытания по оценке систем гибернации для длительных миссий в условиях микрогравитации.
