До тех пор пока двигатели на антиматерии и варп-двигатели не обрели своего места в космической инженерии, учёные разрабатывают необычные способы ускорения движения «обычных» ракет. Так, российские исследователи предложили новый способ ускорения космического корабля уже во время полёта. Методика подразумевает лазерную «пальбу» со станции наземного базирования.

Новая технология позволит ускорить аппараты, преодолевающие земное притяжение, с помощью потока плазмы, появляющейся в ходе лазерной абляции.

Такой подход повысит эффективность традиционных систем ракетных двигателей.

Лазерная абляция традиционно используется для удаления вещества с поверхности материала.

Для подталкивания кораблей сфокусированный лазерный луч будет «стрелять» по объекту в космосе и сжигать его поверхностный материал, создавая таким образом шлейф заряженных частиц плазмы, который и сгенерирует тягу.

Эта технология изначально рассматривалась как потенциальная методика для удаления космического мусора с орбиты Земли, но позднее стало ясно, что она может послужить и для других серьёзных целей. Лазерная абляция позволит обеспечить дополнительную тягу космическому кораблю без необходимости крепления первичного источника энергии на борт судна. Однако, несмотря на попытку облегчить конструкцию корабля, его корпус всё же нужно будет снабдить дополнительным металлическим слоем, который будет сжигаться лазером уже вне Земли.

Рис. 1. Ракетам будут предавать ускорение сверхмощные лазеры (иллюстрация solarseven).

Идея принадлежит группе исследователей, возглавляемой Юрием Резунковым из Научно-исследовательского института оптико-электронного приборостроения. Резунков возглавляет Лабораторию мощных газовых лазеров и работает над технологиями дополнительного ускорения ракет уже много лет.

Занимаясь исследовательской деятельностью, Резунков и его коллеги поняли, что эффективность современных методов лазерного ускорения ограничена рядом факторов.

Например,

учёные выявили нестабильность сверхзвуковых газов, появляющуюся по мере их прохождения через сопло. Также при генерации ударных волн сдавливается входное отверстие сопла, из-за чего снижается тяга двигателя.

Все эти эффекты, по словам авторов нового исследования, могут быть уменьшены при использовании лазерной абляции. Струи плазмы будут направляться таким образом, что они будут течь максимально близко к внутренним стенкам сопла. Если объединить технологии абляционной струи и сверхзвукового потока газа, проходящего через сопло, то общая осевая нагрузка на сопле будет значительно эффективнее.

Рис. 2. Струи плазмы будут направляться таким образом, что будут течь максимально близко к внутренним стенкам сопла.

«Подводя итоги нашего исследования, мы уже можем составить определённые прогнозы. Описанные нами методики могут применяться не только для запуска малых спутников на околоземную орбиту, но и для дополнительного ускорения сверхзвуковых самолётов, которые смогут достичь скорости, превышающей 10 Маха», — сообщает Резунков в пресс-релизе Оптического общества.

Статья с результатами исследования вышла в журнале Applied Optics.

Впрочем, перед учёными по-прежнему стоит одна проблема, которая не была решена на этапе, когда лазерную абляцию хотели использовать для удаления космического мусора с орбиты.

Лазеры наземного базирования должны быть невероятно мощными и способными испарять металл на расстоянии сотен километров. Такая технология спокойно сможет сбивать искусственные спутники Земли и повреждать буквально всё, что находится на нашей орбите.

Конечно же, подобные установки пригодятся военным, но перед строительством столь мощных приборов необходимо будет решить массу политических и этических вопросов.