Hvordan let fremdrift vil fungere

For mere end 20 år siden, USA begyndte at udvikle et missilforsvarssystem, der fik øgenavnet "Star Wars". Dette system var designet til at spore og bruge lasere til at skyde missiler ned, der blev lanceret af fremmede lande. Mens dette system var designet til krig, forskere har fundet mange andre anvendelser til disse højtydende lasere. Faktisk, lasere kunne en dag bruges til at drive rumfartøjer ind i kredsløb og til andre planeter.

For at nå rummet, vi bruger i øjeblikket rumfærgen, som skal bære tonsvis af brændstof og have to massive raketboostere spændt fast til det for at løfte fra jorden. Lasere ville give ingeniører mulighed for at udvikle lettere rumfartøjer, der ikke havde brug for en energikilde ombord. Det lightcraft selve køretøjet ville fungere som motor, og lys - en af ​​universets mest rigelige strømkilder - ville være brændstoffet.

Den grundlæggende idé bag lysfremdrivning er brugen af ​​jordbaserede lasere til at opvarme luft til det punkt, at den eksploderer, driver rumfartøjet fremad. Hvis det virker, let fremdrift vil være tusinder af gange lettere og mere effektiv end kemiske raketmotorer, og vil producere nul forurening. I denne udgave af Sådan fungerer ting , vi vil se på to versioner af dette avancerede fremdriftssystem - den ene kan tage os fra Jorden til månen på bare fem og en halv time, og den anden kunne tage os med på en rundvisning i solsystemet på "lysveje".

Laser-fremdrevne Lightcraft

Letdrevne raketter lyder som noget ud af science fiction-rumfartøjer, der kører på en laserstråle ud i rummet, kræver lidt eller ingen indbygget drivmiddel og skaber ingen forurening. Det lyder temmelig langt ude, i betragtning af at vi ikke har været i stand til at udvikle noget i nærheden af ​​det for konventionelle jord- eller flyrejser på jorden. Men selvom det stadig kan være 15 til 30 år væk, principperne bag lightcraft er allerede blevet testet med succes flere gange. Et firma ved navn Lightcraft Technologies fortsætter med at forfine forskningen, der begyndte på Rensselaer Polytechnic Institute i Troy, N.Y.

Grundidéen til lightcraft er enkel-det agernformede håndværk bruger spejle til at modtage og fokusere den indkommende laserstråle til at opvarme luft, som eksploderer for at drive håndværket. Her er et kig på de grundlæggende komponenter i dette revolutionerende fremdriftssystem:

• Kuldioxidlaser - Lightcraft Technologies bruger et Pulsed Laser Vulnerability Test System (PLVTS), et afkom fra Star Wars forsvarsprogram. Den 10 kw pulserende laser, der bruges til det eksperimentelle lightcraft, er blandt de mest kraftfulde i verden.
• Parabolsk spejl - Rumfartøjets bund er et spejl, der fokuserer laserstrålen ind i motorluften eller det indbyggede drivmiddel. En sekundær, jordbaseret sender, teleskoplignende spejl bruges til at lede laserstrålen mod lysfartøjet.
• Absorptionskammer - Indblæsningsluften ledes ind i dette kammer, hvor den opvarmes af strålen, udvider og driver lightcraft.
• Ombord brint - En lille mængde brintdrivmiddel er nødvendig til rakettryk, når atmosfæren er for tynd til at levere nok luft.

Inden liftoff, en stråle med trykluft bruges til at dreje lightcraften til omkring 10, 000 omdrejninger pr. Minut (RPM'er). Spinnet er nødvendigt for at stabilisere håndværket gyroskopisk. Tænk på fodbold:en quarterback anvender spin, når man sender en fodbold for at kaste en mere præcis aflevering. Når spin påføres dette ekstremt lette håndværk, det gør det muligt for håndværket at skære igennem luften med mere stabilitet. Klik her for at se en video af lightcraft i aktion. (Den gratis Windows Media Player version 6.4 eller nyere er nødvendig for at se videoen.).

Når lightcraften drejer med en optimal hastighed, laseren er tændt, sprængning af lightcraft i luften. 10-kilowatt-laserimpulser med en hastighed på 25-28 gange i sekundet. Ved at pulse, laseren fortsætter med at skubbe håndværket opad. Lysstrålen er fokuseret af det parabolske spejl på bunden af ​​lightcraft, som opvarmer luften til mellem 18, 000 og 54, 000 grader Fahrenheit (9, 982 og 29, 982 grader Celsius) - det er flere gange varmere end solens overflade. Når du opvarmer luft til disse høje temperaturer, det omdannes til en plasmatilstand - dette plasma eksploderer derefter for at drive fartøjet opad.

Lightcraft Technologies, Inc., med FINDS sponsorat - tidligere fly blev finansieret af NASA og U.S. Air Force - har flere gange testet en lille prototype lightcraft på White Sands Missile Range i New Mexico. I oktober 2000, miniature lightcraft, som har en diameter på 12,2 cm og kun vejer 50 gram (1,76 ounces), opnået en højde på 233 fod (71 meter). Engang i 2001, Lightcraft Technologies håber at kunne sende lightcraft -prototypen op i en højde på omkring 500 fod. En 1-megawatt laser vil være nødvendig for at sætte en et-kilos satellit i lav jordbane. Selvom modellen er lavet af aluminium af flykvalitet, finalen, lightcraft i fuld størrelse vil sandsynligvis blive bygget ud af siliciumcarbid .

Denne laser lightcraft kunne også bruge spejle, placeret i håndværket, at projicere noget af den strålede energi foran skibet. Varmen fra laserstrålen ville skabe en luftpike, der ville aflede noget af luften forbi skibet, dermed faldende træk og reducere mængden af ​​varme, der absorberes af lightcraft.

Mikrobølge-drevet Lightcraft

Et andet fremdriftssystem, der overvejes til en anden klasse af lightcraft, involverer brug af mikrobølger. Mikrobølgeenergi er billigere end laserenergi, og lettere at skalere til højere magter, men det ville kræve et skib, der har en større diameter. Lightcrafts, der er designet til denne fremdrift, ligner mere flyvende tallerkener (nu er vi virkelig på vej ind i science fiction). Denne teknologi vil tage flere år at udvikle end de laser-drevne lightcraft, men det kunne føre os til de ydre planeter. Udviklere forestiller sig også tusinder af disse lightcraft, drevet af en flåde af kredsende kraftværker, der vil erstatte konventionelle flyrejser.

En mikrobølge-drevet lightcraft vil også udnytte en strømkilde, der ikke er integreret i skibet. Med det laserdrevne fremdriftssystem, strømkilden er jordbaseret. Mikrobølge -fremdriftssystemet vil vende det rundt. Det mikrobølge-drevne rumfartøj vil stole på strøm, der stråler ned fra kredsløb, solkraftværker. I stedet for at blive drevet væk fra sin energikilde, energikilden vil trække lysfartøjet ind.

Inden denne mikrobølgeovn kan flyve, forskere bliver nødt til at sætte et kredsløb om et solkraftværk med en diameter på 1 kilometer (0,62 miles). Leik Myrabo , der leder lightcraft -forskningen, mener, at et sådant kraftværk kan generere op til 20 gigawatt strøm. Kredsløb 500 km over jorden, dette kraftværk ville nedbringe mikrobølgeenergien til en 20 meter lang, skiveformet lightcraft, der kunne bære 12 personer. Millioner af små antenner, der dækker toppen af ​​fartøjet, ville omdanne mikrobølgerne til elektricitet. På bare to baner, kraftværket ville kunne indsamle 1, 800 gigajoules energi og stråler ned 4,3 gigawatt strøm til lightcraften til turen i kredsløb.

Mikrobølgeovnen lightcraft ville være udstyret med to kraftige magneter og tre typer fremdriftsmotorer. Solceller, dækker toppen af ​​skibet, ville blive brugt af lightcraft ved lanceringen til at producere elektricitet. Elektriciteten ville derefter ionisere luften og drive fartøjet til at hente passagerer. Når det er lanceret, mikrobølgeovnen lightcraft brugte sin interne reflektor til at opvarme luften omkring den og skubbe igennem lydbarrieren.

En gang i stor højde, den ville vippe sidelæns for hypersoniske hastigheder. Halvdelen af ​​mikrobølgeeffekten kunne derefter reflekteres foran skibet for at opvarme luften og skabe en luftpike, giver skibet mulighed for at skære gennem luften med op til 25 gange lydens hastighed og flyve i kredsløb. Fartøjets topfart topper med omkring 50 gange lydens hastighed. Den anden halvdel af mikrobølgeeffekten omdannes til elektricitet af fartøjets modtageantenner, og bruges til at aktivere sine to elektromagnetiske motorer. Disse motorer fremskynder derefter slipstrømmen, eller luften, der strømmer rundt i fartøjet. Ved at accelerere slipstrømmen er fartøjet i stand til at annullere enhver sonisk boom, hvilket gør lightcraft helt stille ved supersoniske hastigheder.

Masser mere information

Relaterede HSW -artikler

• Sådan fungerer lasere
• Sådan fungerer lys
• Sådan fungerer rumfærger
• Sådan fungerer rumelevatorer
• Sådan fungerer luftåndende raketter
• Sådan fungerer solsejl
• Sådan fungerer ting

Flere store links

• Lightcraft Technologies, Inc.
• Science@NASA:Riding the Lightways Highways
• ABC News:Riding Lasers Into Space
• Scientific American:Highways of Light