Optisk fremdriftsteknologi

For over 20 år siden begynte USA å utvikle et rakettforsvarssystem kodenavnet "Star Wars". Systemet er utviklet for å spore missiler som er fyret av andre land, og bruker lasere til å skyte dem ned. Selv om dette systemet ble designet for krigføring, har forskere funnet ut at disse høy-effekt lasere har mange andre bruksområder. Faktisk vil en dag lasere bli brukt til å skyve romfartøy inn i bane og andre planeter.

Mennesker bruker for øyeblikket romfartøy til å fly inn i rommet. Mellomskipene må lanseres og løftes. I tillegg til å installere tonn brensel, må to gigantiske rakettboosters være bundet. Lasere tillater ingeniører å utvikle lette romskip som ikke krever energi. Lysbåten i seg selv kan fungere som en motor, og drivstoffet er lett - den mest rikelige energien i universet.

Det grunnleggende prinsippet om en lys propell er å bruke en landbasert laser for å varme luften, eksplodere den og drive romfartøyet. Hvis det virker, er lyspropellen ikke bare tusenvis av ganger lettere enn den kjemiske rakettmotoren, men også tusenvis av ganger mer effektiv. Det vil ikke forårsake forurensning. I denne artikkelen av HowStuffWorks forstår vi to versjoner av dette avanserte fremdriftssystemet, hvorav en vil ta oss fra jord til månen på bare fem og en halv time, mens den andre vil ta oss langs "lysveien". "Reise til solsystemet.

Den lysdrevne raketten lyder som et romskip i en science fiction roman - den rir en laserstråle inn i rommet. Det krever lite eller ingen drivmiddel, og det er forurensningsfritt. Dette virker utroligt fordi mennesker ennå ikke har utviklet noe utstyr som ligner det som kan brukes til jevne mellomrom eller flyturer på Jorden. Selv om det kan ta 15-30 år å oppnå dette målet, har prinsippet om å bygge barebåter blitt testet mange ganger. Et selskap som heter Lightcraft Technologies fortsetter å forbedre forskningen fra Rensselaer Polytechnic Institute i Troy, New York.

Det grunnleggende prinsippet i lysbåten er veldig enkelt - det eikelformede flyet bruker et speil for å motta og fokusere innfallstrålen for å varme luften og eksplodere den, og dermed drive flyet. De grunnleggende komponentene til dette revolusjonerende fremdriftssystemet er oppført nedenfor:

Kuldioxidlasere - Lightcraft Technologies bruker Pulsed Laser Damage Test System (PLVTS), som er et produkt av Star Wars-forsvarsprogrammet. Testlysskipet bruker for tiden en 10-kilowatt pulslaser, som også er en av verdens største strømlasere.

Parabolisk speil - Bunnen av romfartøyet er et speil som fokuserer laserstrålen på motorinntaket eller på brennstoffet. Det er også et teleskop-lignende speil som fungerer som en sekundær landbasert sender for å lede laserstrålen til lysbåten.

Absorbsjonskammer - Inntaksluften innføres i absorpsjonskammeret og oppvarmes og utvides av laserstrålen for å drive lysbåten.

Ombord hydrogen - Når atmosfæren er for tynn for å gi nok luft, er det nødvendig med en liten mengde hydrogen drivstoff for å gi rakettstøt.

Før bareboat lanseres, injiseres en strøm av komprimert luft, noe som vil føre til at den roterer med om lag 10.000 omdreininger per minutt (rpm). Denne rotasjonen er nødvendig for gyro-stabilisert fly. Ta amerikansk fotball som et eksempel: For å passere ballen mer nøyaktig, vil quarterback rotere når du spiller fotball. Ved å bruke rotasjon til dette meget lette flyet, kan det passere gjennom luften mer stabilt.

Når lysbåten roterer med optimal hastighet, vil laseren slå på og skyve lysbåten inn i luften. Frekvensen på 10 kW laserutslippspulsen er 25-28 ganger / sek. Ved å sende ut pulser, fortsetter laseren å skyve flyet oppover. Strålen er fokusert av et parabolisk speil på bunnen av flyet og oppvarmer luften til 9982-29982 ° C, flere ganger høyere enn solens overflate. Luften vil konvertere til en plasmastatus ved høye temperaturer, og da vil plasmaet eksplodere og fremdrive det opp i flyet.

Lightcraft Technologies ble sponset av FINDS (et tidlig fly ble finansiert av NASA og US Air Force) og gjennomført flere tester på en liten bareboat-prototype på White Sands Missile Test Site i New Mexico. I oktober 2000 nådde en liten barebåt med en diameter på 12,2 centimeter og en vekt på bare 50 gram en høyde på 71 meter. Lightcraft Technologies håper å sende lystbåtprototypen til mer enn 150 meter i høyden i 2001. En megawatt laser krever å sende ett kilo satellitter til lav jordbane. Selv om modellen er laget av fly aluminium, kan den endelige standarden lettbåt være laget av silisiumkarbid.

Lasertennbåten kan også bruke et speil, installere det i en lett båt og projisere stråleenergien foran romskipet. Varmen som genereres av laserstrålen, vil danne luftnegler, snu luften rundt romfartøyet, noe som kan redusere motstanden og redusere varmen som absorberes av lysbåten.

I dag vurderer noen å bruke et annet fremdriftssystem for lyse båter, som involverer mikrobølger. Mikrobølgeenergi er billigere enn laserenergi, og det er lettere å oppgradere til høyere kraft, men det trenger en romfartøy med større diameter. Lysskipet designet for denne typen thruster ser mer ut som en flygende tallerken (faktisk blir vi gradvis vitenskapsfiksjon til virkelighet). Det tar lengre tid å utvikle denne teknologien enn laserdrevne lystbåter, men det kan ta oss til eksoplaneter. Utviklerne forutså også bygging av tusenvis av slike lysbåter, drevet av en flåte av orbital kraftverk og erstattet tradisjonelle fly.

Mikrobølge-drevne lyse båter bruker også andre energikilder enn romfartøy. Ved bruk av et laserdrevet fremdriftssystem ligger energi på bakken. Mikrobølgeovn fremdriftssystemet er motsatt. Mikrobølge-drevne romfartøy vil stole på kraften til bølgende solstasjoner for å sende nedover. Energien presser ikke vekk fra lysbåten, men trekker den nærmere.

For mikrobølgelysebåten å fly, må forskere først plassere et solenergianlegg med en diameter på 1 km i bane. Leik Myrabo, som leder lette båtforskning, mener at et slikt kraftverk kan generere opptil 20 gigawatt av makt. Kraftverket går langs en bane 500 kilometer over Jorden og sender mikrobølgeenergi til en 20 meter lang lystbåt som kan bære 12 personer. Toppen av flyet er dekket med millioner av små antenner som konverterer mikrobølger til elektrisk strøm. Med bare to baner, vil kraftverket kunne samle 1800 gigajoules energi og levere 4,3 gigawatt kraft til barebåt for sin bane.

Mikrobølgeovn-båten vil bli utstyrt med to kraftige magneter og tre fremdriftsmotorer. Når bareboaten tar av, bruker den solcellen som dekker toppen for å generere elektrisitet. Nåværende vil ionisere luften og deretter skyve flyet. Når du har tatt av, bruker mikrobølge lysbåten interne reflektorer for å varme den omgivende luften og passere gjennom lydbarrieren.

Etter å ha steget til en viss høyde, er bareboaten vippet til siden for å oppnå supersonisk fart. Så reflekteres halvparten av mikrobølgeffekten foran lysbåten, oppvarmer luften og danner luftnails, slik at romfartøyet passerer gjennom luften ved 25 ganger lydens hastighet og flyr inn i bane. Maksimal hastighet på flyet er omtrent 50 ganger lydens hastighet. Den andre halvdelen av mikrobølgekraften blir omgjort til strøm av flyets mottakerantenn for å drive to elektromagnetiske motorer. De to motorene akselererer deretter slipstrømmen (dvs. luften flyter rundt flyet). Ved å akselerere slipestrømmen kan flyet motvirke alle soniske støt og la lysskipet stille stille ved supersoniske hastigheter.