Η NASA προβλέπει ότι θα χρειαστούν περίπου 500 ημέρες για να φτάσει ο άνθρωπος στον Κόκκινο Πλανήτη, αλλά οι Καναδοί μηχανικοί λένε ότι ένα σύστημα που βασίζεται σε λέιζερ θα μπορούσε να μειώσει το ταξίδι αυτό σε μόλις 45 ημέρες.
Η αμερικανική διαστημική υπηρεσία σχεδιάζει να στείλει πλήρωμα στον Κόκκινο Πλανήτη στα μέσα της δεκαετίας του 2030, περίπου την ίδια εποχή που και η Κίνα σχεδιάζει να προσεδαφίσει ανθρώπους στον Άρη.
Μηχανικοί από το Πανεπιστήμιο McGill, στο Μόντρεαλ του Καναδά, λένε ότι έχουν αναπτύξει ένα σύστημα "θερμικής προώθησης με λέιζερ", όπου τα λέιζερ χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση καυσίμου υδρογόνου.
Πρόκειται για πρόωση κατευθυνόμενης ενέργειας, με τη χρήση μεγάλων λέιζερ που εκτοξεύονται από τη Γη για την παροχή ενέργειας σε φωτοβολταϊκές συστοιχίες σε ένα διαστημόπλοιο, οι οποίες παράγουν ηλεκτρική ενέργεια και με τη σειρά τους ώθηση.
Το διαστημόπλοιο επιταχύνει πολύ γρήγορα ενώ βρίσκεται κοντά στη Γη, και στη συνέχεια τρέχει προς τον Άρη κατά τη διάρκεια του επόμενου μήνα, απελευθερώνοντας το κύριο όχημα για να προσγειωθεί στον Κόκκινο Πλανήτη και επιστρέφοντας το υπόλοιπο όχημα στη Γη για να ανακυκλωθεί για την επόμενη εκτόξευση.
Η επίτευξη του Άρη σε μόλις έξι εβδομάδες είναι κάτι που προηγουμένως θεωρούνταν εφικτό μόνο με πυραύλους που λειτουργούν με πυρηνική σχάση, οι οποίοι παρουσιάζουν αυξημένους κινδύνους ακτινοβολίας.
Μιλώντας στο Universe Today, η ομάδα πίσω από τη μελέτη δήλωσε ότι αυτό το σύστημα θα μπορούσε να επιτρέψει την ταχεία μεταφορά εντός του ηλιακού συστήματος.
Η προώθηση με κατευθυνόμενη ενέργεια δεν είναι μια νέα ιδέα, έχει γίνει πρόσφατα πρωτοσέλιδο με το Breakthrough Starshot, ένα πρόγραμμα που στοχεύει στη χρήση λέιζερ για να στείλει μικροσκοπικούς ανιχνευτές με φωτεινά πανιά στο πλησιέστερο αστρικό σύστημα, τον Proxima Centauri, με σχετικιστικές ταχύτητες.
Το σύστημα χρησιμοποιεί ακτίνες λέιζερ για να προωθήσει ένα διαστημόπλοιο στο βαθύ διάστημα, με σχετικιστικές ταχύτητες - ένα κλάσμα της ταχύτητας του φωτός - με όσο πιο ισχυρό είναι το λέιζερ, τόσο πιο γρήγορα μπορεί να επιταχυνθεί το διαστημόπλοιο.
Ορισμένες έρευνες προβλέπουν ότι θα μπορούσε να στείλει έναν δορυφόρο 200 λιβρών στον Άρη σε μόλις τρεις ημέρες, ενώ ένα πιο ογκώδες διαστημικό σκάφος θα χρειαζόταν περίπου ένα μήνα έως έξι εβδομάδες.
Οι έννοιες απαιτούν μια συστοιχία λέιζερ ισχύος γιγαβάτ στη Γη, η οποία μπορεί να εκτοξευθεί στο διάστημα και να κατευθυνθεί σε ένα ελαφρύ πανί που είναι προσαρτημένο σε ένα διαστημικό σκάφος για να το επιταχύνει σε ταχύτατες ταχύτητες - σε ένα κλάσμα της ταχύτητας του φωτός.
Ο Emmanuel Duplay, απόφοιτος του McGill και φοιτητής του MSc Aerospace Engineering στο TU Delft, δημοσίευσε μια εργασία που υποδηλώνει ότι αυτό θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε ένα ταξίδι στον Άρη.
Είπε στο Universe Today: ''Η απόλυτη εφαρμογή της προώθησης κατευθυνόμενης ενέργειας θα ήταν η προώθηση ενός φωτοστεφάνου προς τα αστέρια για πραγματικό διαστρικό ταξίδι, μια πιθανότητα που παρακίνησε την ομάδα μας που έκανε αυτή τη μελέτη.
''Μας ενδιέφερε πώς η ίδια τεχνολογία λέιζερ θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για ταχεία διέλευση στο ηλιακό σύστημα, η οποία ελπίζουμε ότι θα αποτελέσει ένα πιο κοντινό σκαλοπάτι που θα μπορεί να επιδείξει την τεχνολογία''.
Το υποθετικό διαστημόπλοιο που δημιούργησε η ομάδα θα απαιτούσε μια συστοιχία λέιζερ διαμέτρου 32 ποδών και ισχύος 100 μεγαβάτ, που θα κατασκευαζόταν κάπου στη Γη.
Αυτό θα ήταν, δεδομένης της τρέχουσας τάσης στην ανάπτυξη της τεχνολογίας φωτονικών λέιζερ, αρκετό για να τροφοδοτήσει ένα διαστημόπλοιο με προορισμό τον Άρη.
Λειτουργεί εστιάζοντας το λέιζερ σε έναν θάλαμο θέρμανσης υδρογόνου μέσω ενός φουσκωτού ανακλαστήρα - το προωθητικό υδρογόνο εξάγεται μέσω ενός ακροφυσίου για να το οδηγήσει προς τα εμπρός.
'Η προσέγγισή μας θα χρησιμοποιούσε μια πολύ πιο έντονη ροή λέιζερ στο διαστημόπλοιο για την άμεση θέρμανση του προωθητικού υλικού, παρόμοια με ένα γιγαντιαίο βραστήρα ατμού', δήλωσε ο Duplay.
'Αυτό επιτρέπει στο διαστημικό σκάφος να επιταχύνει γρήγορα ενώ βρίσκεται ακόμη κοντά στη γη, οπότε το λέιζερ δεν χρειάζεται να εστιάσει τόσο μακριά στο διάστημα'.
'Το διαστημόπλοιο μας είναι σαν ένα dragster που επιταχύνει πολύ γρήγορα ενώ βρίσκεται ακόμα κοντά στη Γη', εξήγησε ο Duplay, 'και η προσέγγιση αυτή θα μπορούσε να το βοηθήσει να επιστρέψει από τον Άρη, όπου δεν θα υπάρχει μια μεγάλη συστοιχία λέιζερ, έτοιμη να το στείλει στο δρόμο του.
'Πιστεύουμε ότι μπορούμε ακόμη και να χρησιμοποιήσουμε τον ίδιο πυραυλοκινητήρα που τροφοδοτείται με λέιζερ για να επαναφέρουμε τον προωθητήρα σε γήινη τροχιά, αφού έχει ρίξει το κύριο όχημα στον Άρη, επιτρέποντας του να ανακυκλωθεί γρήγορα για την επόμενη εκτόξευση', δήλωσε στο Universe Today.
Ο φουσκωτός ανακλαστήρας είναι το κλειδί για τη σωστή λειτουργία της τεχνολογίας, καθώς θα πρέπει να σχεδιαστεί ώστε να είναι πολύ ανακλαστικός, ώστε να μπορεί να διατηρήσει μεγαλύτερη ισχύ λέιζερ ανά μονάδα επιφάνειας από ό,τι ένα φωτοβολταϊκό πάνελ.
Αυτό είναι που κάνει την αποστολή εφικτή με μια σχετικά μέτρια - διαμέτρου 32 ποδιών - συστοιχία λέιζερ στη Γη.
Με τη μείωση του χρόνου παραμονής στο διάστημα, οι αστροναύτες αντιμετωπίζουν χαμηλότερα επίπεδα ακτινοβολίας, γεγονός που θα μπορούσε να κάνει το ταξίδι στον Άρη και την επιστροφή του σημαντικά ασφαλέστερο.
Όλα τα νέα στοιχεία θα απαιτηθούν για να μπορέσει το διαστημόπλοιο να φτάσει στον Άρη σε έξι εβδομάδες - σημαντικά λιγότερο από τους εννέα μήνες που προβλέπει η NASA.
'Συστοιχίες λέιζερ οπτικών ινών που λειτουργούν ως ένα ενιαίο οπτικό στοιχείο, φουσκωτές διαστημικές δομές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εστίαση της δέσμης λέιζερ όταν φτάνει στο διαστημόπλοιο στο θάλαμο θέρμανσης', είναι απαραίτητα, δήλωσε ο Duplay.
Επίσης "η ανάπτυξη υλικών υψηλής θερμοκρασίας που θα επιτρέπουν στο διαστημόπλοιο να σπάσει ενάντια στην ατμόσφαιρα του Άρη κατά την άφιξη".
Η ικανότητα να σπάσει ενάντια στην ατμόσφαιρα είναι το τέχνασμα που θα επιτρέψει την επιστροφή.
Το πρόβλημα είναι ότι πολλές από αυτές τις τεχνολογίες βρίσκονται ακόμη στα σπάργανα και δεν έχουν δοκιμαστεί στον πραγματικό κόσμο - εγείροντας ερωτήματα σχετικά με τη βιωσιμότητά τους μέχρι το 2035.
'Ο θάλαμος θέρμανσης με λέιζερ είναι πιθανότατα η πιο σημαντική πρόκληση', δήλωσε ο Duplay στο Universe Today, θέτοντας το ερώτημα αν το αέριο υδρογόνο μπορεί να περιοριστεί.
Ερωτάται αν θα μπορούσε να συγκρατηθεί καθώς "θερμαίνεται από την ακτίνα λέιζερ σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 10.000 Κ, ενώ ταυτόχρονα διατηρούνται δροσερά τα τοιχώματα του θαλάμου;".
Τα μοντέλα μας λένε ότι αυτό είναι εφικτό, αλλά οι πειραματικές δοκιμές σε πλήρη κλίμακα δεν είναι δυνατές προς το παρόν επειδή δεν έχουμε ακόμη κατασκευάσει τα λέιζερ των 100 MW που απαιτούνται'.
Ο καθηγητής Andrew Higgins από το McGill, ο οποίος επέβλεψε την εργασία του Duplay, δήλωσε: "Η δυνατότητα παροχής ενέργειας βαθιά στο διάστημα μέσω λέιζερ θα ήταν μια ανατρεπτική τεχνολογία για την πρόωση και την ενέργεια.
'Η μελέτη μας εξέτασε τη θερμική προσέγγιση του λέιζερ, η οποία φαίνεται ενθαρρυντική, αλλά η ίδια η τεχνολογία λέιζερ είναι η πραγματική αλλαγή του παιχνιδιού'.
Τα ευρήματα έχουν δημοσιευθεί σε προ-έκδοση στο arXiv.
ΑΠΟΔΟΣΗ : Corfiatiko.blogspot.com
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου