Tecnologia de Propulsão Óptica

Mais de 20 anos atrás, os Estados Unidos começaram a desenvolver um sistema de defesa antimísseis codinome "Star Wars". O sistema é projetado para rastrear mísseis disparados por outros países e usar lasers para abatê-los. Embora este sistema tenha sido projetado para a guerra, os pesquisadores descobriram que esses lasers de alta potência têm muitos outros usos. De fato, um dia os lasers serão usados para empurrar espaçonaves em órbita e outros planetas.

Os humanos atualmente usam ônibus espaciais para voar para o espaço. Os ônibus espaciais devem ser lançados e levantados. Além de instalar toneladas de combustível, dois foguetes gigantes precisam ser amarrados. Os lasers permitem que os engenheiros desenvolvam espaçonaves leves que não necessitam de energia. O barco leve em si pode atuar como um motor, e o combustível é a luz - o tipo mais abundante de energia no universo.

O princípio básico de uma hélice leve é usar um laser terrestre para aquecer o ar, explodi-lo e impulsionar a espaçonave. Se funcionar, a hélice leve não é apenas milhares de vezes mais leve que o motor químico de foguete, mas também milhares de vezes mais eficiente. Não causará poluição. Neste artigo do HowStuffWorks, vamos entender duas versões deste sistema de propulsão avançada, uma das quais nos levará da Terra à Lua em apenas cinco horas e meia, enquanto a outra nos levará ao longo do "caminho da luz". "Viaje para o sistema solar.

O foguete movido a luz soa como uma espaçonave em um romance de ficção científica - ele direciona um feixe de laser para o espaço. Requer pouco ou nenhum propelente e é livre de poluição. Isso parece inacreditável porque os seres humanos ainda não desenvolveram nenhum equipamento similar àquele que pode ser usado para viagens regulares terrestres ou aéreas na Terra. Embora possa levar de 15 a 30 anos para atingir esse objetivo, o princípio de construir bareboats foi testado com sucesso várias vezes. Uma empresa chamada Lightcraft Technologies continua a melhorar a pesquisa do Rensselaer Polytechnic Institute em Troy, Nova York.

O princípio básico do barco leve é muito simples - a aeronave em forma de bolota usa um espelho para receber e focar o raio laser incidente para aquecer o ar e explodi-lo, impulsionando assim a aeronave. Os componentes básicos deste revolucionário sistema de propulsão estão listados abaixo:

Lasers de dióxido de carbono - A Lightcraft Technologies usa o Sistema de Teste de Danos a Laser Pulsado (PLVTS), que é um produto do programa de defesa Star Wars. O navio de teste de luz atualmente usa um laser de pulso de 10 quilowatts, que também é um dos maiores lasers de potência do mundo.

Espelho parabólico - A parte inferior da espaçonave é um espelho que focaliza o raio laser na entrada do motor ou no propulsor interno. Há também um espelho tipo telescópio atuando como um transmissor terrestre secundário para guiar o feixe de laser para o barco leve.

Câmara de absorção - O ar de admissão é introduzido na câmara de absorção e aquecido e expandido pelo feixe de laser para impulsionar o barco leve.

Hidrogênio a bordo - Quando a atmosfera é muito fina para fornecer ar suficiente, uma pequena quantidade de propelente de hidrogênio é necessária para fornecer o impulso do foguete.

Antes do lançamento do barco a remo, uma corrente de ar comprimido é injetada, o que fará com que ele gire a cerca de 10.000 rotações por minuto (rpm). Essa rotação é necessária para aeronaves giro-estabilizadas. Tome o futebol americano como um exemplo: para passar a bola com mais precisão, o quarterback irá rodar ao jogar futebol. A aplicação de rotação a esta aeronave muito leve permite que ela passe pelo ar de forma mais estável.

Uma vez que o barco leve gira na velocidade ideal, o laser ligará, empurrando o barco leve para o ar. A frequência do pulso de emissão de 10 kW é de 25 a 28 vezes / seg. Ao emitir pulsos, o laser continuará empurrando a aeronave para cima. O feixe é focalizado por um espelho parabólico na parte inferior da aeronave e aquece o ar a 9982-29982 ° C, várias vezes mais alto que a superfície do sol. O ar se converterá em um estado de plasma em altas temperaturas, e então o plasma explodirá e o impulsionará para dentro da aeronave.

A Lightcraft Technologies foi patrocinada pela FINDS (um vôo inicial financiado pela NASA e pela Força Aérea dos EUA) e realizou vários testes em um pequeno protótipo de casco nu no local de testes de mísseis White Sands, no Novo México. Em outubro de 2000, um pequeno casebre com um diâmetro de 12,2 centímetros e um peso de apenas 50 gramas atingiu 71 metros de altura. A Lightcraft Technologies espera enviar o protótipo de barco leve para mais de 150 metros de altura em 2001. Um megawatt de laser é necessário para enviar um quilograma de satélites para a órbita terrestre baixa. Embora o modelo seja feito de alumínio de aeronaves, o barco leve padrão final pode ser feito de carboneto de silício.

O barco a laser também pode usar um espelho, instalá-lo em um barco leve e projetar a energia do feixe na frente da espaçonave. O calor gerado pelo feixe de laser formará unhas de ar, girando o ar ao redor da espaçonave, o que pode reduzir a resistência e reduzir o calor absorvido pelo barco leve.

Atualmente, alguém está pensando em usar outro sistema de propulsão para barcos leves, que envolve microondas. A energia das microondas é mais barata que a energia do laser, e é mais fácil atualizar para uma potência maior, mas ela precisa de uma espaçonave de maior diâmetro. O navio de luz projetado para esse tipo de propulsor parece mais um disco voador (na verdade, estamos gradualmente transformando a ficção científica em realidade). Leva mais tempo para desenvolver essa tecnologia do que os barcos leves a laser, mas isso pode nos levar a exoplanetas. Os desenvolvedores também imaginaram a construção de milhares de barcos leves, movidos por uma frota de usinas orbitais e substituindo aeronaves tradicionais.

Os barcos ligeiros com micro-ondas também utilizam outras fontes de energia que não as naves espaciais. Ao usar um sistema de propulsão a laser, a energia está localizada no solo. O sistema de propulsão de microondas é o oposto. A espaçonave movida a micro-ondas dependerá do poder das estações de energia solar em órbita para transmitir para baixo. A energia não se afasta do barco leve, mas o puxa para mais perto.

Para o barco leve de micro-ondas voar, os cientistas devem primeiro colocar uma usina de energia solar com um diâmetro de 1 km em órbita. Leik Myrabo, que lidera a pesquisa de barcos leves, acredita que uma estação de energia como essa pode gerar até 20 gigawatts de energia. A usina funciona ao longo de uma órbita a 500 quilômetros acima da Terra e envia energia de microondas para um barco leve de 20 metros de comprimento capaz de transportar 12 pessoas. O topo da aeronave é coberto por milhões de pequenas antenas que convertem as microondas em corrente elétrica. Com apenas duas órbitas, a usina será capaz de coletar 1800 gigajoules de energia e fornecer 4,3 gigawatts de energia para o bote da sua órbita.

O barco leve de microondas será equipado com dois magnetos poderosos e três motores de propulsão. Quando o casco nu decola, ele usa a célula solar que cobre o topo para gerar eletricidade. A corrente irá ionizar o ar e depois empurrar a aeronave. Uma vez retirado, o barco leve de microondas usa refletores internos para aquecer o ar ao redor e passar através da barreira do som.

Depois de subir a uma certa altura, o casco está inclinado para o lado para obter a velocidade supersônica. Então, metade da potência de microondas é refletida na frente do barco leve, aquecendo o ar e formando pregos de ar, permitindo que a espaçonave passe pelo ar a 25 vezes a velocidade do som e voe em órbita. A velocidade máxima da aeronave é cerca de 50 vezes a velocidade do som. A outra metade da energia de microondas é convertida em corrente pela antena receptora da aeronave para alimentar dois motores eletromagnéticos. Os dois motores aceleram a corrente de ar (isto é, o ar que flui ao redor da aeronave). Ao acelerar o slipstream, a aeronave pode neutralizar todos os choques sonoros e permitir que o navio-farol voe silenciosamente a velocidades supersônicas.