Учените разработват система с лазерно насочване, която може да изпрати космически кораб до Марс за 45 дни

НАСА очаква, че ще отнеме около 500 дни, за да достигнат хората до Червената планета, но канадски инженери казват, че лазерно базирана система може да съкрати това пътуване до само 45 дни.

Американската космическа агенция планира да изпрати екипаж на Червената планета в средата на 30-те години на миналия век, приблизително по същото време, когато Китай също планира да кацне хора на Марс.

Инженери от университета Макгил в Монреал, Канада, казват, че са разработили термична лазерна задвижваща система, в която лазер се използва за нагряване на водородно гориво.

Това е насочено енергийно задвижване, използващо големи лазери, изстреляни от Земята, за да доставят енергия на фотоволтаичните масиви на космически кораб, които генерират електричество и по този начин задвижване.

Космическият кораб се ускорява много бързо, докато е близо до Земята, след което се състезава към Марс през следващия месец, като изстрелва основния кораб, за да кацне на Червената планета и връща останалата част от кораба на Земята за рециклиране за следващото изстрелване.

Достигането на Марс само за шест седмици беше нещо, което преди се смяташе за възможно само с ракети, задвижвани от делене, които представляват повишен радиологичен риск.

НАСА очаква, че ще отнеме около 500 дни, за да достигнат хората до Червената планета, но канадски инженери казват, че лазерно базирана система може да съкрати това пътуване до само 45 дни. впечатление на художника

Говоря на вселената днесЕкипът зад проучването каза, че тази система може да позволи бързо транспортиране в рамките на Слънчевата система.

Насоченото енергийно задвижване не е нова идея – наскоро стана заглавия с Breakthrough Starshot, проект, който има за цел да използва лазери за изпращане на малки сонди със светлинно платно до най-близката звездна система, Проксима Кентавър, с релативистични скорости.

Системата използва лазери, за да задвижи космически кораб в дълбокия космос, при относителни скорости – част от скоростта на светлината – и колкото по-мощен е лазерът, толкова по-бърз е космическият кораб.

Някои изследвания прогнозират, че може да изпрати 200-килограмов спътник до Марс само за три дни, а по-голям космически кораб ще изисква около една до шест седмици.

Концепциите изискват лазерна решетка с гигаватов капацитет на Земята, която може да бъде изстреляна в космоса и насочена към светлинно платно, прикрепено към космически кораб, за да го ускори до високи скорости – с част от скоростта на светлината.

Еманюел Доблей, възпитаник на McGill и магистър по аерокосмическо инженерство в TU Delft, публикува документ, в който предполага, че това може да се приложи към пътуване до Марс.

Насоченото енергийно задвижване не е нова идея – наскоро стана заглавия с Breakthrough Starshot, проект, който има за цел да използва лазери за изпращане на малки сонди със светлинно платно до най-близката звездна система, Проксима Кентавър, с релативистични скорости.

Американската космическа агенция планира да изпрати екипаж на Червената планета в средата на 30-те години на миналия век, приблизително по същото време, когато Китай също планира да кацне хора на Марс. впечатление на художника

Той каза пред Universe Today: „Окончателното приложение на насоченото енергийно задвижване би било да задвижи леко платно към звезди за истинско междузвездно пътуване, възможност, която мотивира нашия екип, който проведе това проучване.

Интересувахме се как същата лазерна технология може да се използва за бързо предаване в Слънчевата система, което се надяваме да бъде отправна точка в краткосрочен план, която може да демонстрира тази технология.

Виртуалният космически кораб на екипа изисква 100-мегаватова лазерна решетка с диаметър 32 фута, за да бъде построена някъде на Земята.

Това, като се има предвид настоящата тенденция в развитието на оптичните лазерни технологии, би било достатъчно за захранване на космически кораб, насочен към Марс.

Той работи чрез фокусиране на лазер в камера за нагряване на водород чрез надуваем рефлектор – водородното тласкащо устройство се изпуска през дюза, за да го избута напред.

„Нашият метод ще използва по-интензивен лазерен поток върху космическия кораб за директно загряване на горивото, подобно на гигантски парен котел“, каза Добели.

„Това позволява на космическия кораб да се ускорява бързо, докато все още е близо до Земята, така че лазерът не трябва да се фокусира далеч в космоса.“

„Нашият подобен на Грестър космически кораб се ускорява много бързо, докато е все още близо до Земята и този метод може да помогне да го върнем от Марс, където няма да има голям лазерен масив, готов да бъде изпратен по пътя си“, обясни Доблей.

„Смятаме, че можем дори да използваме същия ракетен двигател, задвижван с лазер, за да върнем ускорителя в орбитата на Земята, след като изхвърли главния роувър към Марс, позволявайки му бързо да бъде рециклиран за следващото изстрелване“, каза той пред Universe Today.

Надуваемият рефлектор е от ключово значение за правилното функциониране на технологията, тъй като ще бъде проектиран да бъде силно отразяващ, така че да може да поддържа повече лазерна мощност на единица площ от фотоволтаичния панел.

Това прави задачата възможна със сравнително скромен лазерен масив – 32 фута в диаметър – на земята.

Чрез намаляване на времето в космоса, астронавтите се сблъскват с по-ниски нива на радиация, което може да направи пътуването до Марс и обратно по-безопасно.

Всички нови елементи ще са необходими, за да позволят на космическия кораб да достигне Марс в рамките на шест седмици – много по-малко от деветте месеца, които НАСА прогнозира.

„Влакно-оптични лазерни масиви, които действат като единичен оптичен елемент, надуваеми космически структури, които могат да се използват за фокусиране на лазерния лъч, докато достига космическия кораб в нагревателната камера“, каза Добели.

Също така „разработване на високотемпературни материали, които биха позволили на космическия кораб да се счупи срещу марсианската атмосфера при пристигането си“.

Способността да се разчупи атмосферата е трикът, който ще позволи завръщане.

Проблемът е, че много от тези технологии все още са в начален стадий и не са тествани в реалния свят, което повдига въпроси за тяхната осъществимост до 2035 г.

„Топлинната камера на лазера е може би най-голямото предизвикателство“, каза Доблей пред Universe Today, скептичен, че водородният газ може да бъде задържан.

Инженери от университета Макгил в Монреал, Канада, казват, че са разработили термична лазерна задвижваща система, в която лазер се използва за нагряване на водородно гориво. впечатление на художника

READ  Работниците на първа линия описват симптоми, които са забелязали при последната вълна на Covid

Той пита дали може да бъде овладян, защото „се нагрява от лазерния лъч до температури над 10 000 K, като в същото време поддържа стените на стаята хладни?“

Нашите модели казват, че това е възможно, но мащабно пилотно тестване в момента не е възможно, тъй като все още не сме изградили необходимите 100 MW лазери.

Професор Андрю Хигинс от McGill, който ръководеше работата на Doplay, каза: „Да бъдеш в състояние да доставя енергия дълбоко в космоса чрез лазери би била разрушителна технология за тяга и мощност.

Нашето проучване изследва термичния подход към лазерите, което звучи обнадеждаващо, но самата лазерна технология е истински промени в играта.

Резултатите бяха публикувани в предпечатната подготовка на arXiv.

НАСА планира да изпрати пилотирана мисия до Марс през 2030-те години след първото кацане на Луната

Марс се превърна в следващия гигантски скок за изследването на космоса от човечеството.

Но преди хората да стигнат до Червената планета, астронавтите ще направят поредица от малки крачки обратно до Луната на едногодишна мисия.

Важни подробности в лунната орбита бяха разкрити като част от времевата линия на събитията, довели до мисии до Марс през 30-те години на миналия век.

НАСА очерта своя четириетапен план (на снимката), който се надява един ден да позволи на хората да посетят Марс на срещата на върха Humans to Mars, проведена във Вашингтон, окръг Колумбия вчера. Това ще доведе до множество мисии до Луната през следващите десетилетия

През май 2017 г. Грег Уилямс, заместник-помощник-директор на НАСА по политиката и планирането, очерта четиристепенния план на космическата агенция, който се надява един ден да позволи на хората да посетят Марс, както и предвидената времева рамка за това.

Първи и втори етап Той ще включва множество полети в лунното пространство, за да се даде възможност за изграждане на местообитание, което ще осигури място за провеждане на полета.

Последният доставен хардуер ще бъде действителният роувър за Deep Space Transport, който по-късно ще се използва за транспортиране на екипаж до Марс.

Симулация на живот на Марс ще се проведе за една година през 2027 г.

Третата и четвъртата фаза ще започнат след 2030 г. и ще включват непрекъснати изследователски полети с екипаж до системата на Марс и повърхността на Марс.