Наземні лазери допоможуть доставити людей на Марс протягом тижня, а не місяць

Співробітники з Університету Макгілла в Монреалі запропонували новий тип рухової установки зі спрямованою енергією для дослідження Сонячної системи.

Вчені створили концептуальну модель лазерно-теплової рухової установки. У майбутньому ця технологія забезпечить як високу тягу, і питомий імпульс для міжзоряних місій. Вони представили результати дослідження на науково-технологічному форумі та виставці AIAA 2024 року, а також у статті, опублікованою на сайті AIAA SCITECH 2024 року.

Вчені надихалися такими міжзоряними проєктами, як Starshot та Project Dragonfly, коли створювали LTP. Концепція аналогічна ядерно-тепловому двигуну (NTP), який НАСА та DARPA розробляють для місій швидкого транзиту на Марс. У системі NTP ядерний реактор генерує тепло, що спричиняє розширення палива з водню чи дейтерію. Потім фокусується через сопла для створення тяги.

У ході експерименту вчені сконструювали апарат, що містить від 5 до 20 барів статичного аргону. Вони хотіли перевірити, як лазер пов’язуватиме енергію з паливом (у майбутньому — з воднем, але на цей момент дослідники використовували аргон, його легше іонізувати). Потім вони запустили імпульсний лазер потужністю 3 кВт частоті 1070 нанометрів (що відповідає довжині хвилі ближнього інфрачервоного діапазону). Мета — визначити порогову потужність, необхідну для лазерно-підтримуваної плазми (LSP). Результати експерименту показали, що близько 80% лазерної енергії передалося до плазми, що узгоджується з попередніми дослідженнями.

Отримані дані про тиск та спектр також виявили пікову температуру LSP з робочим газом. Хоча вчені наголошують, що для остаточних результатів необхідні подальші дослідження. Також для інших випробувань LSP потрібний спеціальний апарат. Нарешті, команда планує провести вимірювання тяги пізніше цього року, щоб оцінити, яке прискорення (delta-v) та питомий імпульс (Isp) лазерно-теплова рухова установка забезпечить для майбутніх місій на Марс та інші планети Сонячної системи.

Якщо технологія впорається із поставленим завданням, астронавти змогли б потрапити на Марс за тижні, а не за місяці. Інші проєкти, обрані Інститутом передових концепцій НАСА для цьогорічного дослідження, включають випробування з оцінки систем глибокого сну для тривалих місій в умовах мікрогравітації.