211service.com
Rider en energistråle til rummet
I denne uge kl 45. fælles fremdriftskonference og udstilling i Denver vil forskere, videnskabsmænd og ingeniører diskutere de seneste fremskridt inden for fremdriftssystemer til rumfartøjer og kommercielle fly.
En tidlig model af et laserdrevet lysfartøj.
Kredit: Rensselaer Polytekniske Institut
Et emne, der undersøges, er stråleenergifremdrift - ved hjælp af en energistråle rettet mod et rumfartøj enten for at opvarme dets drivmiddel eller for at levere elektricitet til dets motor. Ved at fjerne energikilden fra selve raketten har stråleenergifremdrift potentialet til at gøre opsendelse af rumfartøjer billigere og mere pålidelige.
I konventionel kemisk fremdrift er enorme mængder energi lagret i en rakets brændstof, som udgør en betydelig del af dens vægt. Derudover opvarmes kemiske systemer til temperaturer over smeltepunktet for nogle materialer i selve raketten, siger Alexander Bruccoleri, forsker i luftfarts- og astronautikafdelingen ved MIT, som for nylig modtog sin master fra Space Propulsion Lab. Bruccoleri præsenterede et papir på konferencen den 3. august om en sammenligningsmetrik, han opfandt for at teste stråleenergisystemer.
Stråleenergi blev opfundet i slutningen af 1970'erne af NASA Ames Research Center og California Institute of Technology. Ideen var at bruge lasere som varmeveksler - tage energien og lave en varm væske, der kan udvide sig ud af dysen, siger Bruccoleri. Nu udforsker forskere jordbaserede lasersystemer, der opvarmer brændstoffer som brint til en temperatur, der er lettere at håndtere. Brintmolekylerne kan accelereres dobbelt så hurtigt som vandmolekyler med samme temperatur, hvilket giver bedre udstødningshastighed - det tryk, du får for den hastighed, hvormed du brænder drivmidlet, siger Bruccoleri. Brug af lys som en ekstern strømkilde kan lindre vægten og massen ved at have et system ombord, hvilket giver plads til for eksempel videnskabelig nyttelast, og det giver mere fremdriftskraft.
Spil Myrabo , en lektor i mekanik, rumfart og nuklear teknik ved Rensselaer Polytechnic Institute i Troy, NY, siger, at de sidste tre til fem år har bragt disse systemer tættere på virkeligheden, fordi energistrålende teknologi som laserstråler og millimeterbølgelængdesystemer er faldet i omkostninger . Myrabo, grundlægger af Lightcraft teknologier , har påvist, at man kan drive et lille fly 71 meter i luften ved at bruge lysimpulser, der opvarmer drivmidlet. Han har i øjeblikket en femårig bevilling fra det amerikanske luftvåben til at udforske laserfremdrift til at opsende satellitter til ekstremt lave omkostninger og høj pålidelighed, og han udfører test i Brasilien i samarbejde med landets luftvåben.
Mens Myrabo siger, at sådanne systemer kan være en realitet om 5 til 10 år, er andre skeptiske. Kevin Johnson, en rumudforsknings- og rumfartøjsfremdriftsleder hos Lockheed Martin Space Systems i Denver udtrykker for eksempel bekymring over potentialet for atmosfærisk interferens med strålen. Greg McAllister, en senior fremdriftsingeniør hos Lockheed Martin, er enig og siger, at en energikilde, der er kraftig nok til at drive en raket, også kan brænde den op. (McAllister præsenterer et indlæg på konferencen om at teste de pulsgas-thrustere, der blev brugt til Mars Phoenix-missionen.)
Johnson siger, at selvom systemet kunne generere nok strøm fra en jordbaseret station og reducere omkostningerne, er det mere end 20 år fra at være gennemførligt.
En testflyvning af et letfartøj ved hjælp af lysimpulser udført af Myrabo i 2000 ved White Sands Missile Range i New Mexico. Kredit: RPI