«На Марс за 45 дней»: Ученые разрабатывают систему лазерного наведения, которая может сократить время для достижения Красной планеты
23:00
19.02.2022
НАСА прогнозирует, что людям потребуется около 500 дней, чтобы добраться до Красной планеты, но канадские инженеры говорят, что лазерная система может сократить это путешествие до 45 дней.
[caption id="attachment_269854" align="aligncenter" width="1200"]
Система использует лазерные лучи для запуска космического корабля в дальний космос на релятивистских скоростях — долях скорости света — чем мощнее лазер, тем быстрее может разгоняться космический корабль. Фото: Dailymail.co.uk[/caption]
НАСА и Китай планируют отправить людей на Красную планету в 2030-х годах. Текущие модели предполагают, что с силовыми установками потребуется девять месяцев. Однако инженеры Университета Макгилла говорят, что это можно сделать за шесть недель. Их система включает в себя запуск высокоэнергетического лазера по космическому кораблю для его приведения в движение.
НАСА прогнозирует, что людям потребуется около 500 дней, чтобы добраться до Красной планеты, но канадские инженеры говорят, что лазерная система может сократить это путешествие до 45 дней, пишет dailymail.co.uk.
Космическое агентство США планирует отправить экипаж на Красную планету в середине 2030-х годов, примерно в то же время Китай планирует высадить людей на Марс .
Инженеры из Университета Макгилла в Монреале, Канада , говорят, что они разработали «лазерно-тепловую двигательную установку», в которой лазеры используются для нагрева водородного топлива.
Это движение направленной энергии, использующее большие лазеры, запускаемые с Земли, для подачи энергии на фотоэлектрические батареи на космическом корабле, которые генерируют электричество и, в свою очередь, тягу.
Космический корабль очень быстро разгоняется, находясь рядом с Землей, а затем в течение следующего месяца мчится к Марсу, выпуская основной корабль для посадки на Красную планету и возвращая остальную часть корабля на Землю для повторного использования для следующего запуска.
Достижение Марса всего за шесть недель раньше считалось возможным только с использованием ракет с ядерным двигателем, которые представляют повышенный радиационный риск.
В беседе с Universe Today команда, стоящая за исследованием, заявила, что эта система может обеспечить быстрый транспорт внутри Солнечной системы.
Движение с направленной энергией — не новая идея, она недавно попала в заголовки новостей благодаря проекту Breakthrough Starshot, целью которого является использование лазеров для отправки крошечных световых парусов к ближайшей звездной системе, Проксиме Центавра, на релятивистских скоростях.
Система использует лазерные лучи для запуска космического корабля в дальний космос на релятивистских скоростях — долях скорости света — чем мощнее лазер, тем быстрее может разгоняться космический корабль.
Некоторые исследования предсказывают, что он может отправить на Марс спутник весом 200 фунтов всего за три дня, а для более массивного космического корабля потребуется от месяца до шести недель.
Концепции требуют наличия на Земле массива лазеров мощностью гигаватт, которые можно запустить в космос, направить на световой парус, прикрепленный к космическому кораблю, чтобы разогнать его до быстрых скоростей — долей скорости света.
Эммануэль Дюплей, выпускник Макгилла и студент магистра аэрокосмической инженерии в Делфтском техническом университете, опубликовал статью, в которой предполагалось, что это можно применить к полету на Марс.
Он сказал Universe Today: «Конечным применением движения направленной энергии было бы движение светового паруса к звездам для настоящих межзвездных путешествий, возможность, которая мотивировала нашу команду, которая провела это исследование.
«Нас интересовало, как та же самая лазерная технология может быть использована для быстрого перемещения в Солнечной системе, что, мы надеемся, станет в ближайшем будущем трамплином для демонстрации технологии».
Гипотетический космический корабль, созданный командой, потребует установки массива лазеров диаметром 32 фута и мощностью 100 мегаватт где-то на Земле.
КАК ЭТО РАБОТАЕТ?
Группа лазеров мощностью 100 Вт диаметром 32 фута выпускает направленный луч на космический корабль на низкой околоземной орбите.
Лазер фокусируется в камере нагрева водорода через надувной отражатель, который действует аналогично солнечной панели, но улавливает больше энергии.
Водородное топливо внутри камеры выбрасывается через сопло, которое толкает космический корабль вперед.
Это создает достаточную тягу, чтобы разогнать космический корабль до высоких скоростей.
Ожидается, что он достигнет Марса примерно через шесть недель после запуска.
«В нашем подходе будет использоваться гораздо более интенсивный лазерный поток на космическом корабле для прямого нагрева топлива, подобно гигантскому паровому котлу», — сказал Дюплей.
«Это позволяет космическому кораблю быстро ускоряться, пока он все еще находится рядом с Землей, поэтому лазеру не нужно фокусироваться так далеко в космосе».
Когда он доберется до Марса, он может разорваться в атмосфере, что позволит кабине экипажа отделиться и приземлиться.
«Мы считаем, что можем даже использовать тот же ракетный двигатель с лазерным приводом, чтобы вернуть ракету-носитель на околоземную орбиту после того, как она забросила основной корабль на Марс, что позволит быстро переработать его для следующего запуска».
Этого будет достаточно, учитывая нынешнюю тенденцию в развитии технологии фотонных лазеров, для питания космического корабля, направляющегося к Марсу.
Он работает, фокусируя лазер в камере нагрева водорода через надувной отражатель — водородное топливо выбрасывается через сопло, чтобы продвигать его вперед.
«В нашем подходе будет использоваться гораздо более интенсивный лазерный поток на космическом корабле для прямого нагрева топлива, подобно гигантскому паровому котлу», — сказал Дюплей.
«Это позволяет космическому кораблю быстро ускоряться, пока он все еще находится рядом с Землей, поэтому лазеру не нужно фокусироваться так далеко в космосе».
«Наш космический корабль похож на драгстер, который очень быстро разгоняется, находясь рядом с Землей, — объяснил Дюплэй, — и этот подход может помочь вернуть его с Марса, где не будет большого лазерного массива, готового отправить его в путь. .
«Мы считаем, что можем даже использовать тот же ракетный двигатель с лазерным приводом, чтобы вернуть ракету-носитель на околоземную орбиту после того, как она забросила основной корабль на Марс, что позволит быстро переработать его для следующего запуска», — сказал он Universe Today.
Надувной отражатель является ключом к правильной работе технологии, так как он спроектирован так, чтобы быть очень отражающим, поэтому он может выдерживать большую мощность лазера на единицу площади, чем фотогальваническая панель.
Это то, что делает миссию возможной с относительно скромным - 32 фута в диаметре - лазерным массивом на Земле.
Сокращая время пребывания в космосе, астронавты сталкиваются с более низкими уровнями радиации, что может сделать путешествие на Марс и обратно значительно безопаснее.
Все новые элементы потребуются, чтобы космический корабль смог добраться до Марса за шесть недель — значительно меньше, чем за девять месяцев, предсказанных НАСА.
«Массивы волоконно-оптических лазеров, которые действуют как единый оптический элемент, надувные космические конструкции, которые можно использовать для фокусировки лазерного луча, когда он достигает космического корабля в нагревательной камере», — сказал Дюплей.
Также «разработка высокотемпературных материалов, которые позволяют космическому кораблю разбиваться о марсианскую атмосферу по прибытии».
Способность вырваться из атмосферы — это уловка, которая позволит вернуться.
Проблема в том, что многие из этих технологий все еще находятся в зачаточном состоянии и не были протестированы в реальном мире, что ставит под сомнение их жизнеспособность к 2035 году.
«Камера лазерного нагрева, вероятно, является наиболее серьезной проблемой», — сказал Дюплей Universe Today, задаваясь вопросом, можно ли удерживать газообразный водород.
Спрашивая, можно ли его содержать, поскольку «он нагревается лазерным лучом до температур более 10 000 К, в то же время сохраняя стены камеры прохладными?»
«Наши модели говорят, что это возможно, но полномасштабные экспериментальные испытания в настоящее время невозможны, потому что мы еще не построили необходимые лазеры мощностью 100 МВт».
Профессор Эндрю Хиггинс из McGill, руководивший работой Duplay, сказал: «Возможность доставлять энергию вглубь космоса с помощью лазера станет прорывной технологией для движения и мощности.
«В нашем исследовании изучался лазерный термальный подход, который выглядит обнадеживающе, но сама лазерная технология меняет правила игры».
Результаты были опубликованы в препринте на arXiv .
НАСА планирует отправить пилотируемую миссию на Марс в 2030-х годах после первой посадки на Луну
Марс стал очередным гигантским скачком в освоении космоса человечеством.
Но прежде чем люди доберутся до Красной планеты, астронавты сделают несколько небольших шагов, вернувшись на Луну для годовой миссии.
Подробности миссии на лунной орбите были обнародованы в рамках графика событий, ведущих к полетам на Марс в 2030-х годах.
В мае 2017 года Грег Уильямс, заместитель заместителя администратора по политике и планам в НАСА , изложил четырехэтапный план космического агентства, который, как оно надеется, однажды позволит людям посетить Марс, а также его ожидаемые сроки.
Первая и вторая фазы будут включать в себя несколько полетов в лунное пространство, чтобы можно было построить среду обитания, которая станет плацдармом для путешествия.
Последней частью доставленного оборудования будет настоящий транспортный корабль для дальнего космоса, который позже будет использоваться для доставки экипажа на Марс.
А в 2027 году будет проведено годичное моделирование жизни на Марсе.
Третий и четвертый этапы начнутся после 2030 года и будут включать продолжительные экспедиции экипажа в марсианскую систему и на поверхность Марса.
Система использует лазерные лучи для запуска космического корабля в дальний космос на релятивистских скоростях — долях скорости света — чем мощнее лазер, тем быстрее может разгоняться космический корабль. Фото: Dailymail.co.uk[/caption]
НАСА и Китай планируют отправить людей на Красную планету в 2030-х годах. Текущие модели предполагают, что с силовыми установками потребуется девять месяцев. Однако инженеры Университета Макгилла говорят, что это можно сделать за шесть недель. Их система включает в себя запуск высокоэнергетического лазера по космическому кораблю для его приведения в движение.
НАСА прогнозирует, что людям потребуется около 500 дней, чтобы добраться до Красной планеты, но канадские инженеры говорят, что лазерная система может сократить это путешествие до 45 дней, пишет dailymail.co.uk.
Космическое агентство США планирует отправить экипаж на Красную планету в середине 2030-х годов, примерно в то же время Китай планирует высадить людей на Марс .
Инженеры из Университета Макгилла в Монреале, Канада , говорят, что они разработали «лазерно-тепловую двигательную установку», в которой лазеры используются для нагрева водородного топлива.
Это движение направленной энергии, использующее большие лазеры, запускаемые с Земли, для подачи энергии на фотоэлектрические батареи на космическом корабле, которые генерируют электричество и, в свою очередь, тягу.
Космический корабль очень быстро разгоняется, находясь рядом с Землей, а затем в течение следующего месяца мчится к Марсу, выпуская основной корабль для посадки на Красную планету и возвращая остальную часть корабля на Землю для повторного использования для следующего запуска.
Достижение Марса всего за шесть недель раньше считалось возможным только с использованием ракет с ядерным двигателем, которые представляют повышенный радиационный риск.
В беседе с Universe Today команда, стоящая за исследованием, заявила, что эта система может обеспечить быстрый транспорт внутри Солнечной системы.
Движение с направленной энергией — не новая идея, она недавно попала в заголовки новостей благодаря проекту Breakthrough Starshot, целью которого является использование лазеров для отправки крошечных световых парусов к ближайшей звездной системе, Проксиме Центавра, на релятивистских скоростях.
Система использует лазерные лучи для запуска космического корабля в дальний космос на релятивистских скоростях — долях скорости света — чем мощнее лазер, тем быстрее может разгоняться космический корабль.
Некоторые исследования предсказывают, что он может отправить на Марс спутник весом 200 фунтов всего за три дня, а для более массивного космического корабля потребуется от месяца до шести недель.
Концепции требуют наличия на Земле массива лазеров мощностью гигаватт, которые можно запустить в космос, направить на световой парус, прикрепленный к космическому кораблю, чтобы разогнать его до быстрых скоростей — долей скорости света.
Эммануэль Дюплей, выпускник Макгилла и студент магистра аэрокосмической инженерии в Делфтском техническом университете, опубликовал статью, в которой предполагалось, что это можно применить к полету на Марс.
Он сказал Universe Today: «Конечным применением движения направленной энергии было бы движение светового паруса к звездам для настоящих межзвездных путешествий, возможность, которая мотивировала нашу команду, которая провела это исследование.
«Нас интересовало, как та же самая лазерная технология может быть использована для быстрого перемещения в Солнечной системе, что, мы надеемся, станет в ближайшем будущем трамплином для демонстрации технологии».
Гипотетический космический корабль, созданный командой, потребует установки массива лазеров диаметром 32 фута и мощностью 100 мегаватт где-то на Земле.
КАК ЭТО РАБОТАЕТ?
Группа лазеров мощностью 100 Вт диаметром 32 фута выпускает направленный луч на космический корабль на низкой околоземной орбите.
Лазер фокусируется в камере нагрева водорода через надувной отражатель, который действует аналогично солнечной панели, но улавливает больше энергии.
Водородное топливо внутри камеры выбрасывается через сопло, которое толкает космический корабль вперед.
Это создает достаточную тягу, чтобы разогнать космический корабль до высоких скоростей.
Ожидается, что он достигнет Марса примерно через шесть недель после запуска.
«В нашем подходе будет использоваться гораздо более интенсивный лазерный поток на космическом корабле для прямого нагрева топлива, подобно гигантскому паровому котлу», — сказал Дюплей.
«Это позволяет космическому кораблю быстро ускоряться, пока он все еще находится рядом с Землей, поэтому лазеру не нужно фокусироваться так далеко в космосе».
Когда он доберется до Марса, он может разорваться в атмосфере, что позволит кабине экипажа отделиться и приземлиться.
«Мы считаем, что можем даже использовать тот же ракетный двигатель с лазерным приводом, чтобы вернуть ракету-носитель на околоземную орбиту после того, как она забросила основной корабль на Марс, что позволит быстро переработать его для следующего запуска».
Этого будет достаточно, учитывая нынешнюю тенденцию в развитии технологии фотонных лазеров, для питания космического корабля, направляющегося к Марсу.
Он работает, фокусируя лазер в камере нагрева водорода через надувной отражатель — водородное топливо выбрасывается через сопло, чтобы продвигать его вперед.
«В нашем подходе будет использоваться гораздо более интенсивный лазерный поток на космическом корабле для прямого нагрева топлива, подобно гигантскому паровому котлу», — сказал Дюплей.
«Это позволяет космическому кораблю быстро ускоряться, пока он все еще находится рядом с Землей, поэтому лазеру не нужно фокусироваться так далеко в космосе».
«Наш космический корабль похож на драгстер, который очень быстро разгоняется, находясь рядом с Землей, — объяснил Дюплэй, — и этот подход может помочь вернуть его с Марса, где не будет большого лазерного массива, готового отправить его в путь. .
«Мы считаем, что можем даже использовать тот же ракетный двигатель с лазерным приводом, чтобы вернуть ракету-носитель на околоземную орбиту после того, как она забросила основной корабль на Марс, что позволит быстро переработать его для следующего запуска», — сказал он Universe Today.
Надувной отражатель является ключом к правильной работе технологии, так как он спроектирован так, чтобы быть очень отражающим, поэтому он может выдерживать большую мощность лазера на единицу площади, чем фотогальваническая панель.
Это то, что делает миссию возможной с относительно скромным - 32 фута в диаметре - лазерным массивом на Земле.
Сокращая время пребывания в космосе, астронавты сталкиваются с более низкими уровнями радиации, что может сделать путешествие на Марс и обратно значительно безопаснее.
Все новые элементы потребуются, чтобы космический корабль смог добраться до Марса за шесть недель — значительно меньше, чем за девять месяцев, предсказанных НАСА.
«Массивы волоконно-оптических лазеров, которые действуют как единый оптический элемент, надувные космические конструкции, которые можно использовать для фокусировки лазерного луча, когда он достигает космического корабля в нагревательной камере», — сказал Дюплей.
Также «разработка высокотемпературных материалов, которые позволяют космическому кораблю разбиваться о марсианскую атмосферу по прибытии».
Способность вырваться из атмосферы — это уловка, которая позволит вернуться.
Проблема в том, что многие из этих технологий все еще находятся в зачаточном состоянии и не были протестированы в реальном мире, что ставит под сомнение их жизнеспособность к 2035 году.
«Камера лазерного нагрева, вероятно, является наиболее серьезной проблемой», — сказал Дюплей Universe Today, задаваясь вопросом, можно ли удерживать газообразный водород.
Спрашивая, можно ли его содержать, поскольку «он нагревается лазерным лучом до температур более 10 000 К, в то же время сохраняя стены камеры прохладными?»
«Наши модели говорят, что это возможно, но полномасштабные экспериментальные испытания в настоящее время невозможны, потому что мы еще не построили необходимые лазеры мощностью 100 МВт».
Профессор Эндрю Хиггинс из McGill, руководивший работой Duplay, сказал: «Возможность доставлять энергию вглубь космоса с помощью лазера станет прорывной технологией для движения и мощности.
«В нашем исследовании изучался лазерный термальный подход, который выглядит обнадеживающе, но сама лазерная технология меняет правила игры».
Результаты были опубликованы в препринте на arXiv .
НАСА планирует отправить пилотируемую миссию на Марс в 2030-х годах после первой посадки на Луну
Марс стал очередным гигантским скачком в освоении космоса человечеством.
Но прежде чем люди доберутся до Красной планеты, астронавты сделают несколько небольших шагов, вернувшись на Луну для годовой миссии.
Подробности миссии на лунной орбите были обнародованы в рамках графика событий, ведущих к полетам на Марс в 2030-х годах.
В мае 2017 года Грег Уильямс, заместитель заместителя администратора по политике и планам в НАСА , изложил четырехэтапный план космического агентства, который, как оно надеется, однажды позволит людям посетить Марс, а также его ожидаемые сроки.
Первая и вторая фазы будут включать в себя несколько полетов в лунное пространство, чтобы можно было построить среду обитания, которая станет плацдармом для путешествия.
Последней частью доставленного оборудования будет настоящий транспортный корабль для дальнего космоса, который позже будет использоваться для доставки экипажа на Марс.
А в 2027 году будет проведено годичное моделирование жизни на Марсе.
Третий и четвертый этапы начнутся после 2030 года и будут включать продолжительные экспедиции экипажа в марсианскую систему и на поверхность Марса.
