Руски инженери предлагат лазерен ракетен двигател

Докато двигателите на антиматерия или уарп двигателите заемат своето място в космическото инженерство, учените разработват необичайни начини за ускоряване на „обикновените“ ракети.

Руски инженери предлагат нов метод за ускорение на космическите кораби по време на полет. Методиката подразбира лазерен „удар“ от станция с наземно базиране.

Новата технология ще позволи ускоряването на апарати, преодолели земното привличане, с помощта на поток плазма, появяващ се в хода на лазерна аблация. Такъв подход ще повиши ефективността на традиционните системи ракетни двигатели.

Лазерната аблация традиционно се използва за отстраняване на вещество от повърхността на метал. Лазерният лъч ще „стреля“ по обект в Космоса и ще сваля от неговата повърхност материал, създавайки по такъв начин шлейф от заредени частици плазма, който ще генерира тяга.

Тази технология се разглеждала първоначално като потенциална методика за отстраняване на космически боклук от земната орбита, но по-късно станало ясно, че тя може да послужи и за други сериозни цели. Лазерната аблация ще позволи да се осигури допълнителна тяга на космическия кораб без необходимост от закрепване на първичния източник на енергия на борда на кораба.

Но независимо от опита да се облекчи конструкцията на кораба, неговият корпус все пак ще трябва да се снабди с допълнителен метален слой, който ще се изгаря от лазера вече извън Земята.

Идеята принадлежи на екип изследователи начело с Юрий Резунков от Научноизследователския институт за оптико-електронно приборостроене. Резунков оглавява Лабораторията за мощни газови лазери и работи над технологии за допълнително ускорение на ракетите вече много години.

Докато се занимавали с изследователската си дейност, Резунков и колегите му разбрали, че ефективността на съвременните методи за лазерно ускорение е ограничена от редица фактори. Например учените установили нестабилност на свръхзвуковите газове, появяваща се при преминаването им през соплото.

Също при генериране на ударни вълни се притиска входното отверстие на соплото, поради което се снижава тягата на двигателя.

Всички тези ефекти, според авторите на новото изследване, могат да бъдат намалени с използването на лазерна аблация. Струите плазма ще бъдат насочвани по такъв начин, че да текат максимално близо до вътрешните стени на соплото.

Ако се обединят технологиите на аблационната струя и свръхзвуковия поток газ, преминаващ през соплото, то общото осево натоварване върху соплото ще бъде значително по-ефективно.

Струите плазма ще се насочват по такъв начин, че ще текат максимално близо до вътрешните стени на соплото.
© Y.Rezunkov/IOIE

„Обобщавайки резултатите от нашето изследване, ние вече можем да съставим определени прогнози. Описаните от нас методи могат да се прилагат не само за пускане на малки спътници на околоземна орбита, но и за допълнително ускорение на свръхзвукови самолети, които могат да достигнат скорости над 10 маха“, казва Резунков.

Статията с резултатите от изследването е публикувана в сп. Applied Optics.

Впрочем пред учените стои един проблем, който не е бил решен на етапа, когато искали да използват лазерната аблация за отстраняване на космически боклук от орбита.

Лазерите с наземно базиране трябва да са невероятно мощни и способни да изпарят метал на разстояние стотици километри. Такава технология спокойно може да свали изкуствените спътници на Земята и да повреди буквално всичко, което се намира на нашата орбита.

Освен това преди строителството на толкова мощни инсталации е необходимо да се решат редица политически и етични въпроси.