Специалисты НАСА хотят использовать высокоэнергетические излучатели для вывода грузов в космос. Обычно космические запуски ассоциируются с ярким пламенем взлетающей ракеты. Однако альтернативная двигательная установка может изменить наши представления о старте в космос.
Возможно, в будущем ракеты будут подниматься в космос с помощью комплекса лазерных или микроволновых излучателей
Вместо химических реакций сжигания топлива на борту ракеты новая концепция лучевого теплового двигателя предполагает разгон ракет с помощью лазерного или микроволнового луча. Эта технология сделает возможным создание многоразовых одноступенчатых ракет и позволит выводить в два-пять раз больше полезного груза, что значительно удешевит их отправку на низкую околоземную орбиту.
В традиционных химических ракетных двигателях топливо и окислитель поступают в камеру сгорания под высоким давлением, сжигаются, после чего выхлопные газы с высокой скоростью выбрасываются через сопла. Эта реактивная сила и поднимает ракету вверх.
Лучевой тепловой двигатель оснащен системой фокусировки СВЧ или лазерных лучей, которая направляет энергию излучения на теплообменник на борту ракеты. Теплообменник передает энергию жидкому топливу, скорее всего водороду, превращая его в горячий газ, который выталкивается из сопла. Таким образом, получается реактивная тяга, которая не требует огромных баков с окислителем, тяжелых двигателей и большого объема топлива.
В настоящее время NASA проводит исследование с целью изучения возможности использования подобных двигателей для запуска космических аппаратов. Его предполагается завершить к марту текущего года.
Основная идея лучевого теплового двигателя заключается в создании ракеты, которой не нужно везти на себе источник энергии для взлета – он остается на земле и может использоваться многократно в отличие от дорогостоящих одноразовых ракетных двигателей. Непрерывная подсветка лазерным лучом позволит вывести космический аппарат на орбиту примерно за 8-10 минут, а микроволны сделают это еще быстрее – за 3-4 минуты.
Есть и некоторые ограничения. Так, ракета-носитель не должна иметь поверхностей, которые могли бы отражать опасные лучи, а самолеты и спутники не должны находится на линии разгонного пучка. Для максимальной безопасности любой запуск с помощью лучевой системы должен производиться в высокогорных пустынных районах.
Однако преимуществ несоизмеримо больше. Ракета с лучевым двигателем безопаснее, чем химические ракеты, поскольку не содержит большого объема взрывчатых и горючих веществ. Кроме того, такие ракеты меньше и легче, их дешевле изготовить и проще доставить к месту запуска.
Другое важное преимущество заключается в преодолении ограничения на емкость баков в обычных ракетах – можно просто добавить мощности и продолжительности излучения и благодаря этому увеличить полезную нагрузку. Обычные ракеты имеют три ступени и массу полезной нагрузки около 3% от общего веса ракеты. Ракета с лучевым двигателем имеет одну многоразовую ступень и выводит на орбиту от 5 до 15% полезной нагрузки по отношению к своему весу.
Долгое время самым большим препятствием на пути использования лазеров для разгона ракет было мнение о дороговизне и гигантских размерах сверхмощных лазерных излучателей. Однако современные коммерческие лазеры помещаются в контейнер и позволяют создать массивы из нескольких сотен излучателей. Каждый из них может иметь индивидуальную систему наведения и вся "стартовая площадка" будет не больше поля для гольфа. А в перспективе возможно создание в космосе сети космических аппаратов с лазерными излучателями, которые смогут обеспечить разгон зондов для полетов в самые удаленные уголки Солнечной системы.
