"Световой корабль" или лазерный луч разгоняет ракету

Научно популярный альманах "Не может быть" (№ 3-1998)

Фантастический проект космической ракеты с дистанционной передачей энергии по лазерному лучу совершил первые испытательные полеты. Опытный образец, не имея абсолютно никакого топлива на борту, тем не менее совершил невысокий взлет с использованием энергии наземного лазера. Исследовательская программа, получившая название "Световой корабль", предпринята с целью создания ракеты с внешним источником энергии. Энергия на ракету передается от наземного лазера по его лучу. Отличительной особенностью конструкции ракеты является использование атмосферного воздуха в качестве источника реактивного импульса.

Для доставки 1 килограмма полезного груза на орбиту вокруг Земли в настоящее время требуется затратить около 20 000 долларов. Ученые постоянно ищут более дешевые способы вывода спутников на орбиту. Испытываются различные варианты космических самолетов и даже космические пушки. Но для полета в космос ни один из альтернативных способов пока не может конкурировать с реактивным химическим двигателем.

Проект лазерного старта в космос "Световой корабль" был предложен профессором политехнического института Нью-Йорка Лейком Мирабо, как одноступенчатая космическая ракета с внешним источником энергии. В качестве внешнего источника энергии предполагается использовать мощный наземный лазер. В качестве источника реактивного импульса - обычный атмосферный воздух. Идея проекта состоит в том, что лазерный луч фокусируется позади корпуса ракеты до чрезвычайно высокой интенсивности энергии, достаточной для мгновенного нагревания атмосферного воздуха в точке фокуса до состояния плазмы (10 000 - 30 000 градусов Кельвина). Нагрев воздуха приводит к его очень быстрому тепловому расширению. На заднюю часть ракеты обрушивается удар расширяющегося воздуха в несколько десятков атмосфер. Расширение нагретого воздуха создает толкающий импульс. Если толкающий импульс превышает вес ракеты, она поднимается на некоторую высоту. Для непрерывного подъема модели ракеты требуются непрерывные импульсы лазера с определенной частотой.

По проекту космический корабль должен иметь атмосферный и внеатмосферный участок траектории. Атмосферный участок траектории простирается до высоты 30 км. На этом участке ракета должна разогнаться до скорости 5 Маха. Как только "Световой корабль" поднимется выше атмосферы, где невозможно использовать окружающий воздух, реактивная тяга будет создаваться с использованием рабочих материалов, запасенных на борту в виде жидкого водорода или азота.

Сотрудники исследовательской лаборатории в городе Эдвардс на практике провели испытание технологии лазерного старта. В качестве источника энергии был использован 10-киловаттный пульсирующий лазер PLVTS, созданный фирмой AVCO. Было испытано пять различных опытных образцов. Возможность лазерного старта успешно подтвердилась во время экспериментов. Опытный образец диаметром 15 см и массой около 50 граммов достиг высоты 4,5 метра за 2 сек. Профессор Мирабо с удовлетворением заявляет, что эти эксперименты - первый успешный взлет ракеты с дистанционной передачей энергии по лазерному лучу. У одного из опытных образцов на корпусе располагается концентрирующееся зеркало, изготовленное из отполированного алюминия. Функция концентрирующего зеркала, имеющего форму кольца, состоит в том, чтобы сфокусировать энергию лазерного луча. Во время экспериментов модель получала импульсы от лазера PLVTS с частотой 10 раз в секунду.

Инженер НАСА Джон Кол утверждает, что НАСА заинтересована в этой технологии, так как она позволит значительно снизить стоимость запуска небольших низкоорбитальных спутников. Франклин Мид, сотрудник лаборатории ВВС убежден, что если бы космический корабль "Шаттл" был запущен с помощью энергии наземного лазера, экономия средств была бы колоссальной. Так как "топливо" осталось бы на Земле и его не надо возить с собой в космос.

В дальнейшем исследователи планируют увеличить высоту подъема модели. Ближайшая цель состоит в том, чтобы достигнуть высоты в 1 километр с использованием системы нацеливания и слежения лазера PLVTS. На этом этапе потребуется отработать систему слежения за ракетой, так как даже секундный сбой в подаче энергии приведет к аварии. Подняться выше, до высоты от 10 до 100 км или в ближайший космос потребует использование более мощного 150-киловаттного пульсирующего лазера на углекислом газе "Водитель". Этот мощный инфракрасный лазер был разработан фирмой AVCO под руководством доктора Артура Кантровица.

Проект "Световой корабль" - радикально новый подход к запуску ракеты в космос. Лазерный способ старта обещает значительное уменьшение затрат на запуск небольших спутников по сравнению с сегодняшней химической технологией. Развитие легких и стойких к высоким температурам материалов, мощные лазеры и современные системы управления превратят мечты фантастов в реальность.