Новости из мира высоких технологий
<p align="center"><img class="aligncenter size-full wp-image-223223" title="Лазеры" src="//mediasole.ru/data/i

Увы, но лазеры не доставят нас на Марс за три дня



Лазеры

Всякий раз, когда разрабатывается мощная новая технология, имеет смысл пересмотреть наши традиционные подходы к выполнению сложных задач. Когда дело доходит до путешествия в космос и исследования Вселенной за пределами Земли, любые прорывы в производстве, хранении или передаче энергии принимаются очень и очень серьезно. Но космос весьма большой, и расстояния от Земли до других планет — не говоря уж о других звездах — буквально астрономические. Сейчас 2016 год, и мы по-прежнему используем ракеты на химическом топливе, чтобы запускать и управлять нашими космическими аппаратами. Эти же технологии мы использовали в 50-х и 60-х, когда космические полеты только начались.

Не так давно группа ученых и инженеров под руководством Филиппа Любина из Калифорнийского университета объявила, что считает возможным использовать лазерную тягу, не только чтобы превратить миссии на Марс в трехдневные прогулки, но и отправиться к звездам с немыслимой доселе скоростью.

Подобные обещания периодически появляются — ракеты на термоядерном синтезе, двигатели на антиматерии и невозможные двигатели обещают превзойти современные технологии и разогнать материю до… в общем, обещают. Проблема этих обещаний в том, что они непрактичны:

  • Ядерный синтез не является управляемой, поддерживаемой реакцией и, следовательно, не может испускать большие объемы энергии в течение длительных периодов времени.
  • Антиматерия не только дорога в производстве, но и не может быть произведена в хоть немного значимых количествах. Если суммировать все количество антиматерии, произведенной людьми на Земле, она будет весить меньше одного микрограмма. Если преобразовать ее в чистую энергию по уравнению Эйнштейна (E = mc2), она будет равна энергии, которую может произвести небольшой ящичек с динамитом.
  • Любые «невозможные» двигатели вроде EM Drive не только не дают воспроизводимых, надежных результатов, но и не выдают достаточных объемов тяги или энергии даже в самых плодотворных условиях испытания.

Но мы поговорим о другом, поскольку ключевая технология для движения на основе лазера уже существует сегодня.

Лазеры

Достижения в лазерных технологиях были весьма продуктивными за последние 15 лет. Проекты ученых в самых разных агентствах, включая DARPA, преуспели в наращивании лазерной мощи за счет новаторского подхода: не увеличивая энергию каждого лазера, а делая масштабируемые лазерные массивы. Другими словами, теперь вы можете построить крупный массив лазеров, который точно и слаженно стреляет в определенную цель, не только передавая киловатты энергии через отдельный лазер, но и относительно крупный объем энергии, ограниченный лишь масштабом вашего лазерного массива. Вот «простое» испытание 19-элементного массива лазеров, стреляющего по базальтовой мишени.

Идея двигательной установки на основе лазера относительно проста по своей сути и требует выполнения лишь нескольких шагов:

  • Создать массив синфазных лазеров на орбите Земли, устроенных таким образом, чтобы их можно было точно направить на любую определенную цель. В идеале этот массив будет достигать гигаваттных уровней энергии.
  • Создать «целевой» космический аппарат, который изначально стартует на низкой околоземной орбите, с большой парусообразной поверхностью на нем, на которую можно направить лазерный массив.
  • Последовательно направлять достаточно мощный лазер на целевой космический аппарат и ускорить его до необходимой скорости, вывести на траекторию и смотреть, любоваться.

Парус

На самом деле, есть масса причин радоваться такому положению дел. Лазерная технология уже существует и становится все лучше и лучше. С малого начать проще: поскольку массив масштабируется, можно влить небольшие инвестиции и разогнать малую (граммовую) массу до высоких скоростей, для начала чтобы доказать работоспособность концепции. Парус может быть крохотным — с квадратный метр — и по-прежнему будет эффективен. Отражательная способность или прочность лазерного паруса вообще не проблема, поскольку частота лазера очень узкая и можно эффективно отражать 99,99% света или даже больше. Моделирование показало, что даже лазерный массив скромных размеров (272 киловатта на видео ниже) может разогнать и отправить однограммовую тестовую массу в межпланетное пространство.

Имеются, однако, причины и для скептицизма. Хотя физика позволяет, инженерная задача всего вышеописанного оказывается сложнейшей вещью. Вот ряд важных препятствий, которые мы пока не знаем, как преодолеть:

  • Как успешно сколлимировать лазер на такое огромное расстояние. К примеру, зеркала, которые астронавты «Аполлона» установили на Луне, эффективно отражают и возвращают лишь один из 1017 фотонов обратно в назначенный пункт.
  • Насколько полезен будет ускоренный объект? Сейчас любая масса, ускоренная до значительных скоростей, должна быть настолько малой, что не сможет передать ничего полезного с таким уровнем энергии, чтобы можно было получить это на Земле.
  • Может ли объект столь малой массы и размеров, как предложенный однограммовый зонд, противостоять мощи этих лазеров, или же окажется бессильным, даже со своей высокой (но не идеальной) отражательной способностью?
  • Объект, ускоренный таким образом, может быть неуправляемым или неспособным к замедлению по прибытии.
  • Парусообразный объект, особенно тонкий, придется стабилизировать, чтобы компенсировать крошечные градиенты сил, иначе он начнет вращаться и качаться, сделав невозможным дальнейшее ускорение.
  • Наконец, лазерный массив, необходимый для запуска крупных масс, может оказаться чрезвычайно большим и дорогим.

Лазеры

Идея лазерного паруса может быть прекрасной для разгона крошечных масс до крупных скоростей, но полномасштабные модели, достигающие желанных гигаватт энергии, потребуют лазерный массив в 100 квадратных километров площадью. Полномасштабный массив вроде такого сможет разогнать крошечный компьютеризованный чип диаметром 10 сантиметров и массой в один грамм до 0,3% скорости света всего за 10 минут. Он мог бы разогнать 100 кг груза (примерно с массу марсохода «Оппортьюнити») до такой же скорости, будь парус побольше, или даже 10 000 кг — до скорости 1000 км/ч, в 100 раз быстрее, чем летели астронавты «Аполлона» на Луну.

Ракеты

Инициатива, известная как DEEP-IN, по которой направленная энергия используется для разгона зондов до межзвездных скоростей, интересна по-своему, и стоит отдать должное Филиппу Любину. Но паковать чемоданы пока рановато. Сложность развертывания такой системы и решение ее проблем может занять десятки или сотни лет.

Но пробовать, конечно, стоит. Возможно, лазерное движение станет будущим космических полетов или технологией, которая приведет нас к звездам. Но пока что у него есть куча непреодолимых препятствий. Нам определенно стоит попробовать пройти этот путь. Пройти, оставаясь реалистами.


Источник: Увы, но лазеры не доставят нас на Марс за три дня
Опубликовал:
Теги: Путешествия Космос Освоение космоса DARPA Аполлон Марс Лазеры Антиматерия

Комментарии (0)

Сортировка: Рейтинг | Дата
Пока комментариев к статье нет, но вы можете стать первым.
Написать комментарий:
Напишите ответ :
Пукнувшая на лазер пациентка устроила пожар в операционной
Пукнувшая на лазер пациентка устроила пожар в операционной
1
Интересности 11:54 04 ноя 2016
Ей всего 40, а выглядит на все 55, увы! Материнство старит женщину быстрее, чем ожирение и курение.
Ей всего 40, а выглядит на все 55, увы! Материнство старит женщину быстрее, чем ожирение и курение.
12
Женский каприз 13:02 26 мар 2018
Как ускорить ремонт в квартире? Лайфхаки Как ускорить ремонт в квартире? Лайфхаки
Как не попасть на плохого любовника: 10 типов мужчин, неспособных доставить удовольствие
Как не попасть на плохого любовника: 10 типов мужчин, неспособных доставить удовольствие
4
Живи правильно 06:49 17 май 2018
Элон Маск пообещал доставить людей на Марс в 2024 году
Элон Маск пообещал доставить людей на Марс в 2024 году
0
Новости высоких технологий 07:30 06 июн 2016
Прованские учёные изобрели одноразовые лазеры
Прованские учёные изобрели одноразовые лазеры
0
Новости высоких технологий 18:30 05 май 2016
Как лунное затмение и великое противостояние Марса 27 июля изменят вашу жизнь
Как лунное затмение и великое противостояние Марса 27 июля изменят вашу жизнь
14
Человек познаёт мир 02:20 25 июл 2018
Лазер или инъекции?
Лазер или инъекции?
0
Страничка добра и сплошного жизненного позитива! 10:00 23 окт 2018
Марс можно прекрасно изучать в Антарктиде
Марс можно прекрасно изучать в Антарктиде
0
Новости высоких технологий 09:30 21 апр 2016
Видеозапись мертвых астронавтов на марсе взорвала интернет
Видеозапись мертвых астронавтов на марсе взорвала интернет
0
Интересный мир 13:40 02 янв 2017
Можно ли зачать ребенка на Марсе?
Можно ли зачать ребенка на Марсе?
0
Новости высоких технологий 07:30 19 окт 2016
20 анекдотов, доказывающих, что мужчины с Марса, а женщины с Венеры
20 анекдотов, доказывающих, что мужчины с Марса, а женщины с Венеры
1
Человек познаёт мир 01:43 22 окт 2018
Почему нас никто не победит, кроме нас самих: 17 курьезных снимков из нашей реальной жизни
Почему нас никто не победит, кроме нас самих: 17 курьезных снимков из нашей реальной жизни
0
Здесь только хорошие новости! 23:09 Вчера

Выберете причину обращения:

Выберите действие

Укажите ваш емейл:

Укажите емейл

Такого емейла у нас нет.

Проверьте ваш емейл:

Укажите емейл

Почему-то мы не можем найти ваши данные. Напишите, пожалуйста, в специальный раздел обратной связи: Не смогли найти емейл. Наш менеджер разберется в сложившейся ситуации.

Ваши данные удалены

Просим прощения за доставленные неудобства