Сверхзвуковые ракеты, приводимые в движение лазером

0
7

Сверхзвуковые ракеты, приводимые в движение лазеромРазработчики представили новый вид двигателей для космических путешествий, соединяющий в себе силовую установку лазерной абляции с реактивной воспламенённой струёй, который может повысить скорость газа, выходящего из системы до сверхзвуковых скоростей, одновременно снижая количество сжигаемого топлива.

Учёные и научные фантасты мечтали о космических аппаратах, которые с помощью лучей света приводятся в движение более быстрое, чем от современных видов топлива. Сейчас новый метод усиления тяги, создаваемой такой системой лазерных импульсов может перенести их на один шаг ближе к воплощению задумки в жизнь.

Метод разработан Юрием Резунковым, физиком российского научно-исследовательского института оптико-электронного приборостроения и Александром Шмидтом из физико-технического института в Санкт-Петербурге.

В настоящий момент максимальная скорость космических аппаратов ограничена количеством жидкого или твёрдого топлива, которое они могут переносить. Для достижения более высоких скоростей должно сжигаться больше топлива, которое неудобно поднимать в космос. Эти обременительные нагрузки могут быть сокращены, в частности, если для обеспечения дополнительной тяги будет использован лазер, расположенный в удалённом месте вне космического корабля. 

Предложено некоторое количество систем, которые могут создавать такой лазерный импульс. Один из самых многообещающих частей процесса назван лазерной абляцией, в которой импульсный лазерный луч ударяет поверхность, разогревает её и воспламеняет материал, создавая то, что известно физике как плазменная струя – столб заряженных частиц, которые истекают от поверхности. Энергия отходящей плазменной струи существенна и создаёт дополнительную тягу для движения аппарата. 

В своих работах Резунков и Шмидт также описывают новую систему, которая объединяет систему лазерно-абляционного импульса с сопловыми взрывными газами в космических путешествиях. Объединяя две системы, исследователи обнаружили, что могут увеличить скорость газовой струи, вылетающей из системы до сверхзвуковых скоростей, одновременно снижая количество сжигаемого топлива. 

Исследователи показывают, что эффективность нынешних лазерных импульсных технологий ограничена факторами, которые включают в себя нестабильность сверхзвуковых газов, которые отходят через сопло, а также возникновение взрывных волн, которые «забивают» входное отверстие сопла, производящего тягу. Но эти эффекты могут быть сокращены с помощью лазерной абляционной струи плазмы, которая перенаправлена таким образом, что будет отходить ближе к внутренним стенкам сопла. В совокупности, как обнаружили учёные, абляционная струя со сверхзвуковой газовой струёй, выходящей через сопло, значительно усиливает общую тягу, создаваемую соплом.

«Делая выводы из полученных данных, мы можем спрогнозировать применение технологий лазерных импульсов не только для запуска малых спутников на орбиту Земли, но и также ускорения сверхзвуковых самолётов до достижения скорости 10 Маха и более», – сказал Резунков.