Technologie de propulsion optique

Il y a plus de 20 ans, les États-Unis ont commencé à développer un système de défense antimissile baptisé «Star Wars». Le système est conçu pour suivre les missiles tirés par d'autres pays et utiliser des lasers pour les abattre. Bien que ce système ait été conçu pour la guerre, les chercheurs ont découvert que ces lasers à haute puissance ont de nombreux autres usages. En fait, un jour les lasers seront utilisés pour pousser les vaisseaux spatiaux en orbite et d'autres planètes.

Les humains utilisent actuellement des navettes spatiales pour voler dans l'espace. Les navettes spatiales doivent être lancées et levées. En plus d'installer des tonnes de carburant, deux boosters géants doivent être attachés. Les lasers permettent aux ingénieurs de développer des engins spatiaux légers qui ne nécessitent pas d'énergie. Le bateau léger lui-même peut agir comme un moteur, et le carburant est la lumière, l'énergie la plus abondante dans l'univers.

Le principe de base d'une hélice légère est d'utiliser un laser terrestre pour chauffer l'air, l'exploser et propulser l'engin spatial. Si cela fonctionne, l'hélice légère est non seulement des milliers de fois plus légère que le moteur de la fusée chimique, mais aussi des milliers de fois plus efficace. Cela ne causera aucune pollution. Dans cet article de HowStuffWorks, nous allons comprendre deux versions de ce système de propulsion avancé, dont l'une nous mènera de la Terre à la Lune en seulement cinq heures et demie, tandis que l'autre nous emmènera le long du «chemin de la lumière». "Voyage au système solaire.

La fusée propulsée par la lumière sonne comme un vaisseau spatial dans un roman de science-fiction - elle projette un rayon laser dans l'espace. Il nécessite peu ou pas d'agent propulseur et il est exempt de pollution. Cela semble incroyable parce que les humains n'ont pas encore développé d'équipement semblable à celui qui peut être utilisé pour des voyages terrestres ou aériens réguliers sur Terre. Bien qu'il puisse falloir 15 à 30 ans pour atteindre cet objectif, le principe de la construction de bateaux à nacelles a été testé avec succès à de nombreuses reprises. Une société appelée Lightcraft Technologies continue d'améliorer la recherche de l'Institut Polytechnique Rensselaer à Troy, New York.

Le principe de base du bateau léger est très simple - l'avion en forme de gland utilise un miroir pour recevoir et focaliser le faisceau laser incident pour chauffer l'air et l'exploser, propulsant ainsi l'avion. Les composants de base de ce système de propulsion révolutionnaire sont énumérés ci-dessous:

Lasers au dioxyde de carbone - Lightcraft Technologies utilise le système de test de dommages au laser pulsé (PLVTS), qui est un produit du programme de défense Star Wars. Le navire d'essai utilise actuellement un laser pulsé de 10 kilowatts, qui est également l'un des plus grands lasers de puissance au monde.

Miroir parabolique - Le fond de l'engin spatial est un miroir qui focalise le faisceau laser sur l'admission du moteur ou sur le propulseur embarqué. Il y a également un miroir semblable à un télescope agissant comme un émetteur terrestre secondaire pour guider le faisceau laser vers le bateau léger.

Chambre d'absorption - L'air d'admission est introduit dans la chambre d'absorption et chauffé et expansé par le faisceau laser pour propulser le bateau léger.

Hydrogène embarqué - Lorsque l'atmosphère est trop mince pour fournir suffisamment d'air, une petite quantité de propulseur d'hydrogène est nécessaire pour assurer la poussée de la fusée.

Avant le lancement du bateau, un flux d'air comprimé est injecté, ce qui le fait tourner à environ 10 000 tours par minute (tr / min). Cette rotation est nécessaire pour les avions gyrostabilisés. Prenons l'exemple du football américain: afin de mieux faire passer le ballon, le quart-arrière va tourner en jouant au football. L'application de la rotation à cet avion très léger lui permet de traverser l'air de manière plus stable.

Une fois que le bateau léger tourne à la vitesse optimale, le laser s'allume, poussant le bateau léger dans les airs. La fréquence de l'impulsion d'émission laser de 10 kW est de 25 à 28 fois / seconde. En émettant des impulsions, le laser continuera à pousser l'avion vers le haut. Le faisceau est focalisé par un miroir parabolique sur le fond de l'avion et chauffe l'air à 9982-29982 ° C, plusieurs fois plus élevé que la surface du soleil. L'air se transformera en plasma à haute température, puis le plasma explosera et le propulsera vers le haut dans l'avion.

Lightcraft Technologies a été parrainé par FINDS (un vol tôt a été financé par la NASA et l'US Air Force) et a effectué plusieurs tests sur un petit prototype de bateau sans équipage au White Sands Missile Test Site au Nouveau-Mexique. En octobre 2000, une petite embarcation de 12,2 centimètres de diamètre pesant seulement 50 grammes a atteint une hauteur de 71 mètres. Lightcraft Technologies espère envoyer le prototype de bateau léger à plus de 150 mètres de hauteur en 2001. Un mégawatt de laser est nécessaire pour envoyer un kilogramme de satellites en orbite terrestre basse. Bien que le modèle soit fait d'aluminium d'avion, le bateau léger standard final peut être fait de carbure de silicium.

Le bateau laser léger peut également utiliser un miroir, l'installer dans un bateau léger et projeter l'énergie du faisceau devant le vaisseau spatial. La chaleur générée par le faisceau laser formera des clous d'air, faisant tourner l'air autour de l'engin spatial, ce qui peut réduire la résistance et réduire la chaleur absorbée par le bateau léger.

À l'heure actuelle, quelqu'un envisage d'utiliser un autre système de propulsion pour les bateaux légers, ce qui implique des micro-ondes. L'énergie micro-ondes est moins chère que l'énergie laser, et il est plus facile de passer à une puissance supérieure, mais il faut un vaisseau spatial de plus grand diamètre. Le vaisseau léger conçu pour ce type de propulseur ressemble plus à une soucoupe volante (en fait, nous transformons progressivement la science-fiction en réalité). Il faut plus de temps pour développer cette technologie que les bateaux légers à propulsion laser, mais cela peut nous amener aux exoplanètes. Les développeurs ont également envisagé la construction de milliers de tels bateaux légers, alimentés par une flotte de centrales électriques orbitales et remplaçant les avions traditionnels.

Les bateaux légers à micro-ondes utilisent également des sources d'énergie autres que les vaisseaux spatiaux. Lorsque vous utilisez un système de propulsion alimenté par laser, l'énergie est située sur le sol. Le système de propulsion par micro-ondes est le contraire. Les vaisseaux spatiaux propulsés par micro-ondes vont compter sur la puissance des centrales solaires en orbite pour transmettre vers le bas. L'énergie ne s'éloigne pas du bateau léger, mais le rapproche.

Pour que le bateau à micro-ondes puisse voler, les scientifiques doivent d'abord placer une centrale solaire d'un diamètre de 1 km en orbite. Leik Myrabo, qui dirige la recherche sur les bateaux légers, estime qu'une telle centrale peut générer jusqu'à 20 gigawatts d'énergie. La centrale fonctionne sur une orbite à 500 kilomètres au-dessus de la Terre et envoie de l'énergie micro-ondes à un bateau léger de 20 mètres de long capable de transporter 12 personnes. Le sommet de l'avion est recouvert de millions de petites antennes qui convertissent les micro-ondes en courant électrique. Avec seulement deux orbites, la centrale sera capable de collecter 1800 gigajoules d'énergie et de fournir 4,3 gigawatts d'énergie au bateau pour son orbite.

Le bateau à micro-ondes sera équipé de deux puissants aimants et de trois moteurs de propulsion. Lorsque le bateau décolle, il utilise la cellule solaire qui recouvre le toit pour produire de l'électricité. Le courant va ioniser l'air et ensuite pousser l'avion. Une fois retiré, le bateau à micro-ondes utilise des réflecteurs internes pour chauffer l'air ambiant et passer à travers le mur du son.

Après avoir atteint une certaine hauteur, le bateau est incliné sur le côté pour obtenir la vitesse supersonique. Ensuite, la moitié de la puissance micro-ondes est réfléchie devant le bateau léger, chauffant l'air et formant des clous d'air, permettant au vaisseau spatial de traverser l'air à 25 fois la vitesse du son et de voler en orbite. La vitesse maximale de l'avion est d'environ 50 fois la vitesse du son. L'autre moitié de la puissance hyperfréquence est convertie en courant par l'antenne de réception de l'avion pour alimenter deux moteurs électromagnétiques. Les deux moteurs accélèrent alors le sillage (c'est-à-dire l'air qui circule autour de l'avion). En accélérant le sillage, l'avion peut contrer tous les chocs sonores et permettre au vaisseau-feu de voler silencieusement à des vitesses supersoniques.