Koncept ‘lasersko-termalnog pogona’ koji podrazumijeva pokretanje svemirske letjelice laserskim snopom usmjerenim sa Zemlje možda predstavlja budućnost ljudskog putovanja svemirom.
Može li laser poslati letjelicu u svemir?
Jedan od najvećih izazova koje moramo riješiti da bismo kolonizirali Mars jest problem opskrbe astronauta na Crvenom planetu. Kako bi riješili ovaj problem tim istraživača smislio je plan koji namjerava koristiti laser za slanje svemirske letjelice na Mars u samo 45 dana.
Tim sa Sveučilišta McGill dizajnirao je sustav koji koristi 10 metara široki laserski niz na Zemlji za napajanje svemirske letjelice u orbiti. Laser bi zagrijavao vodikovu plazmu u brodu sve dok ne stvori dovoljno pregrijanog vodikovog plina da ga potjera na Mars. U osnovi, to bi nam omogućilo opskrbu interplanetarnog potisnika snagom sa Zemlje što bi također smanjilo težinu letjelica jer ne bi trebale nositi klasično (veoma teško) gorivo.
Koncept laserskog ‘goriva’
Koncept, nazvan lasersko-termalni pogon, oslanja se na niz infracrvenih lasera baziranih na Zemlji, promjera 10 metara, kombinirajući mnoge nevidljive infracrvene zrake, od kojih svaka ima valnu duljinu od oko jedan mikron, za ukupnu moć od 100 megavata – otprilike energija potrebno za opskrbu oko 80.000 kućanstava.
Letjelica u koju bi laser bio usmjeren imala bi reflektor koji usmjerava lasersku zraku koja dolazi sa Zemlje u komoru za grijanje koja sadrži vodikovu plazmu. S njegovom jezgrom zagrijanom do oko 39 800°C plin vodika koji struji oko jezgre dosegao bi oko 9800°C i bio bi izbačen iz mlaznice, stvarajući potisak za odvođenje broda od Zemlje u intervalu od 58 minuta. Pritom bi uloga bočnih potisnika bila održavati letjelicu u ravnini sa laserskom zrakom dok se Zemlja rotira.
„Lasersko-termalni pogon omogućuje brze transportne misije od jedne tone s laserskim nizovima veličine odbojkaškog igrališta“, rekao je Emmanuel Duplay, vodeći autor rada u kojem je predstavljen koncept.
Budućnost putovanja?
Lasersko-termalni pogon svemirskih letjelica u duboki svemir – Mars i dalje – u suprotnosti je s drugim prethodno predloženim metodama prijenosa, kao što je lasersko-električni pogon, u kojem bi laserska zraka udarala u fotonaponske (PV) ćelije iza korisnog tereta; solarno-električni pogon, u kojem sunčeva svjetlost na PV ćelijama stvara propulzivni potisak; nuklearno-električni pogon, u kojem nuklearni reaktor stvara električnu energiju koja proizvodi ione koji potiskuju potisnik; i nuklearno-toplinski pogon, u kojem toplina nuklearnog reaktora pretvara tekućinu u plin koji izbacuje mlaznicu kako bi stvorio potisak.
Velika prednost koncepta misije lasersko-termalnog pogona koju su predstavili Duplay i sur. jest izuzetno nizak omjer mase i snage, u rasponu od 0,001–0,010 kg/kW. Tim je zaključio kako je takav omjer „bez premca, daleko ispod čak i onih koji se navode za napredne tehnologije nuklearnog pogona, zbog činjenice da izvor energije ostaje na Zemlji i isporučeni tok može se obraditi reflektorom male mase.“
Dolazak na drugi planet
Kada stigne na Mars letjelica će koristit tanku atmosferu Crvenog planeta za „aerokočenje“ – delikatan i potencijalno opasan manevar koji brzo usporava brod. Dok bi tradicionalne svemirske letjelice koristile kemijski pogon za zaustavljanje, to zahtijeva veću težinu u nosivosti za prijenos goriva. Korištenjem Marsove atmosfere tim namjerava zaobići povećanje mase letjelice.
Razvoj ovoga koncepta predstavlja važan korak prema stalnijoj ljudskoj prisutnosti na drugome planetu. Ipak, objašnjava Duplay, prvi ljudi na Mars vjerojatno neće stići pomoću lasersko-termalne propulzivne tehnologije, „međutim, kako sve više ljudi putuje kako bi održali dugoročnu koloniju, trebat će nam pogonski sustavi koji će nas tamo brže dovesti“. Lasersko-termalna misija na Mars mogla bi se pokrenuti 10 godina nakon prvih ljudskih misija, dakle – prema nekim pretpostavkama – možda oko 2040.
‘Bombardiranje’ Marsove površine konzistentno kroz više milijuna godina
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram
Izvori:
David Appell (8. veljače 2022.), „Riding a laser to Mars,“ phys.org (pristup 11. veljače 2022.)
