Optinen propulointitekniikka

Yli 20 vuotta sitten Yhdysvallat alkoi kehittää ohjuspuolustusjärjestelmää koodinimeltään "Star Wars". Järjestelmä on suunniteltu seuraamaan muiden maiden lähettämiä ohjuksia ja käyttämään lasereita ampumaan ne. Vaikka tämä järjestelmä on suunniteltu sodankäynnille, tutkijat ovat havainneet, että näillä suuritehoisilla lasereilla on monia muita käyttötarkoituksia. Itse asiassa yhden päivän lasereita käytetään työntämään avaruusalus kiertoradalle ja muille planeetoille.

Ihmiset käyttävät tällä hetkellä avaruussukkuloita avaruudelle. Avaruussukkulat on käynnistettävä ja nostettava. Sen lisäksi, että asennat tonnia polttoainetta, kaksi jättimäistä rakettipotentiaalia on sidottava. Laserit antavat insinööreille mahdollisuuden kehittää kevyitä avaruusaluksia, jotka eivät vaadi energiaa. Itse kevyt vene voi toimia moottorina, ja polttoaine on kevyt - maailmankaikkeuden runsain energia.

Kevyt potkurin perusperiaate on käyttää maapohjaista laseria ilmaa kuumentamiseksi, räjähtää se ja kuljettaa avaruusalusta. Jos se toimii, kevyt potkuri ei ole vain tuhansia kertoja kevyempi kuin kemiallinen rakettimoottori, vaan myös tuhansia kertoja tehokkaampia. Se ei aiheuta saastumista. Tässä HowStuffWorksin artikkelissa ymmärrämme tämän kehittyneen työntöjärjestelmän kaksi versiota, joista toinen vie meidät maasta kuuhun viidessä ja puolessa tunnissa, kun taas toinen vie meidät "valopolku" pitkin. "Matkustaminen aurinkokuntaan.

Kevytketjuinen raketti kuulostaa avaruusalukselta tieteiskirjallisuudessa - se laskee lasersäteen avaruuteen. Se vaatii vähän tai ei ollenkaan polttoainetta, ja se on saastuttamaton. Tämä tuntuu uskomattomalta, koska ihmiset eivät ole vielä kehittäneet mitään laitteita, jotka ovat samanlaisia kuin ne, joita voidaan käyttää säännölliseen maahan tai lentomatkoihin maan päällä. Vaikka tämän tavoitteen saavuttaminen kestää 15-30 vuotta, bareboats-rakennuksen periaate on testattu menestyksellisesti monta kertaa. Lightcraft Technologies -yritys jatkaa tutkimustyön tekemistä Rensselaer Polytechnic Institute -yrityksestä Troy'ssa New Yorkissa.

Kevyt veneen perusperiaate on hyvin yksinkertainen - maku-muotoinen lentokone käyttää peiliä ottamaan vastaan ja keskittymään tapahtuvaan lasersäteeseen ilmaa lämmittäen ja räjähtämään ja siten kuljettamaan ilmaa. Tämän vallankumouksellisen propulsiojärjestelmän peruskomponentit on lueteltu alla:

Hiilidioksidilaserit - Lightcraft Technologies käyttää Pulsed Laser Damage Test System -järjestelmää (PLVTS), joka on Star Warsin puolustusohjelman tuote. Testausvalolaite käyttää tällä hetkellä 10 kilowattituntista pulssilaseria, joka on myös yksi maailman suurimmista teholaserista.

Parabolinen peili - Ilma-aluksen pohja on peili, joka keskittyy lasersäteen moottorin sisäänottoon tai laivalla olevaan ponneaineeseen. Lisäksi on teleskooppi kaltainen peili, joka toimii toissijaisena maanpäällisenä lähettimenä lasersäteen ohjaamiseksi kevyeen veneeseen.

Imeytyskammio - Imuilmaa syötetään absorptiokammioon ja kuumennetaan ja laajennetaan lasersäteellä kevyen veneen kuljettamiseksi.

Sisäinen vety - Kun ilmakehä on liian ohuen riittävän suuren ilman aikaansaamiseksi, tarvitaan pieni määrä vetypolttoainetta, jotta saadaan aikaan raketin työntövoima.

Ennen kuin ilma-alus laukeaa, ruiskutetaan paineilmaa, joka saa sen pyörimään noin 10 000 kierrosta minuutissa (rpm). Tämä pyöriminen on välttämätöntä gyro-stabiloiduille ilma-aluksille. Ottakaa esimerkki amerikkalaisesta jalkapallosta: Jotta pelaat palloa tarkemmin, pelinrakentaja pyörii jalkapallon pelaamisen aikana. Pyörimisen soveltaminen tähän erittäin kevyeen ilma-alukseen sallii sen kulkeutumisen ilmapiiriin vakaammin.

Kun valo vene pyörii optimaalisella nopeudella, laser kytkeytyy päälle ja työntää kevyen veneen ilmasta. 10 kW lasersäteilyn pulssin taajuus on 25-28 kertaa sekunnissa. Pulssit lähettävät laser edelleen työntämään ilmaa ylöspäin. Palkkiin kohdistetaan parabolinen peili lentokoneen pohjalla ja lämmittää ilmaa 9982-29982 ° C: een, useita kertoja korkeampia kuin aurinko. Ilma muuttuu plasman tilaksi korkeissa lämpötiloissa ja sitten plasmo räjähtää ja kuljettaa sen ylöspäin ilma-alukseen.

FINALS sponsoroi Lightcraft Technologiesia (varhainen lennon rahoitti NASA ja Yhdysvaltain ilmavoimat) ja teki useita testejä pienellä, ilma-aluksella varustetulla prototyypillä New Seksin White Sandsin ohjuskoealueella. Lokakuussa 2000 pieni korkealaatuisen, 12,2 senttimetrin halkaisija ja 50 gramman paino saavutti 71 metrin korkeuden. Lightcraft Technologies toivoo lähettävän kevyen veneen prototyypin yli 150 metrin korkeuteen vuonna 2001. Yhden megawatin laseria tarvitaan lähettämään yksi kilogramma satelliitteja matalaan maapallon kiertorataan. Vaikka malli on valmistettu lentokoneen alumiinista, lopullinen vakiovene voidaan valmistaa piikarbidista.

Laservalo vene voi myös käyttää peiliä, asentaa sen kevyeen veneeseen ja suunnitella säteen energian avaruusaluksen eteen. Lasersäteen aikaansaama lämpö muodostaa ilmakiteen, kääntämällä ilmaa avaruusaluksen ympärille, mikä voi vähentää vastustusta ja vähentää kevyen veneen imeytyvää lämpöä.

Tällä hetkellä joku harkitsee toisen kevyen veneen propulsiojärjestelmän käyttöä mikroaalloilla. Mikroaaltouunin energia on halvempaa kuin laserenergialla, ja sitä on helpompi päivittää suurempaan tehoon, mutta se tarvitsee suuremman halkaisijan avaruusaluksen. Tämäntyyppiselle potkurille suunniteltu kevyt alus näyttää enemmän kuin lentävä lautanen (itse asiassa vähitellen tieteiskirjallisuus muuttuu todellisuudeksi). Tekniikan kehittäminen kestää pidempään kuin laserilla toimivia kevyitä veneitä, mutta se vie meidät eksoplaneettoihin. Kehittäjät näkivät myös tuhansien tällaisten kevyiden veneiden rakentamisen, jota käyttävät orbitaalisten voimalaitosten laivasto ja perinteisten ilma-alusten korvaaminen.

Mikroaaltouunia käyttävät kevyet veneet käyttävät myös muita kuin avaruusaluksia. Kun käytetään laservokäyttöistä propulsiojärjestelmää, energia sijaitsee maan päällä. Mikroaaltopotkajärjestelmä on päinvastainen. Mikroaaltouunia käyttävä avaruusalus luottaa auringon voimalaitosten pyörivän voiman lähettämiseen alaspäin. Energia ei työnnä pois kevyttä venettä, vaan vetää sen lähemmäksi.

Mikroaaltouunin kevyen veneen lentämistä varten tutkijoiden on ensin sijoitettava auringon voimalaitos, jonka halkaisija on 1 km kiertoradalla. Leik Myrabo, joka johtaa kevyen veneen tutkimusta, uskoo, että tällainen voimalaitos voi tuottaa jopa 20 gigawattia tehoa. Voimalaitos kulkee pitkin kiertorataa 500 kilometriä maanpinnan yläpuolella ja lähettää mikroaaltoenergiaa 20 metriä pitkäksi kevyeksi veneelle, joka pystyy kuljettamaan 12 henkilöä. Ilma-aluksen päällä on miljoonia pieniä antenneja, jotka muuntavat mikroaaltoja sähkövirtaksi. Vain kahdella kiertoradalla voimalaitos pystyy keräämään 1800 gigajoulea energiaa ja toimittamaan 4,3 gigawattituntia pakettiautoon sen kiertoradalle.

Mikroaaltouunin veneessä on kaksi voimakasta magneettia ja kolme käyttömoottoria. Kun huvialus purjehtii, se käyttää aurinkokennoa, joka peittää alustan sähköä tuottaakseen. Nykyinen ionisoi ilmaa ja työntää sitten ilmaa. Kun mikroaaltovalo on viety pois, mikroaaltovalo käyttää sisäisiä heijastimia lämmittää ympäröivää ilmaa ja kulkea äänirajan läpi.

Kun nousu on tietylle korkeudelle, bareboat kallistetaan sivulle saadakseen ylisyklisen nopeuden. Sitten puolet mikroaaltotehosta heijastuu kevyen veneen edessä, lämmittää ilmaa ja muodostaa ilmakynnet, jolloin avaruusalus kulkee ilman läpi 25 kertaa äänen nopeus ja lentää kiertoradalle. Lentokoneen suurin nopeus on noin 50 kertaa äänen nopeus. Toinen puoli mikroaaltotehosta muunnetaan nykyiseksi ilma-aluksen vastaanottoantennin avulla kaksi sähkömagneettista moottoria varten. Nämä kaksi moottoria nopeuttavat sitten liukuhihnan (eli ilmaa, joka virtaa ilmaa). Kiihdyttämällä liukuhihnaa lentokone pystyy vastaamaan kaikkiin äänihäiriöihin ja antamaan valaistuksen hiljaa lentämään yliopeilla nopeuksilla.