Рекомендуем прочитать:

Суперкомпьютер для современных технологий
Суперкомпьютер для современных технологий
Чем принципиально отличается решение задач на суперкомпьютере от компьютеров обычных?
Вычислительный процесс на суперкомпьютере можно осуществлять как распараллеленное действие — когда решение сложной задачи, согласно определенному математическому методу, разбивается на параллельные ветви, реализация каждой из которых может осуществляться по отдельности на одном из процессоров суперкомпьютера. Так вот, если у нас есть, допустим, 64 процессора и алгоритм решения задачи можно разбить на 64 независимые ветви, то время решения задачи, по сравнению с тем, каким оно было бы на компьютере обычном, сократится примерно в 64 раза. [Далее]

Наши партнеры:

перис хилтон

vmware ace

игры чародейки

ITPlus - идеальное обслуживание компьютеров казань, устранение сбоев и другие IT-услуги

Главная страница | Разделы | Другие удивительные технологии | Лазерный движитель для космической яхты

Лазерный движитель для космической яхты

Лазерный движитель для космической яхты
Проект создания лазерного движителя для космического корабля, который закончился успешными испытаниями, финансировал Международный научно-технический центр (МНТЦ). Ученым из НИИ комплексных испытаний оптико-электронных приборов, который находится под Санкт-Петербургом в городе Сосновый Бор, помогали их коллеги из Института лазерной физики РАН и ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН. А коллаборатором проекта выступила Национальная аэрокосмическая лаборатория Японии.

Главное достоинство такого способа перемещения в пространстве в том, что источник энергии находится на Земле или на орбите и, стало быть, кораблю не надо везти на себе огромные запасы ракетного топлива, вес которого многократно превышает вес полезной нагрузки. Получается, что корабль с лазерным двигателем будет походить на быстроходную яхту, у которой для движения, помимо мачты и легкого паруса, нет ни одной лишней детали. "Японцы очень заинтересовались созданием лазерной системы реактивной тяги для перемещения космических кораблей, - говорит руководитель проекта кандидат технических наук Ю.А.Резунков. - Ведь планируются четыре направления ее использования. Помимо запуска аппаратов на околоземную орбиту это и удаление космического мусора за счет изменения орбит его частиц, и защита от этого мусора космических станций, и организация межорбитальных полетов космических аппаратов".

Первые упоминания о том, что с помощью лазера, расположенного на Земле, можно летать в космосе, причем делать это с гораздо большим КПД, нежели при использовании энергии сгорания топлива, появились в начале семидесятых годов прошлого века. Так, доктор Артур Кантрович из американской компании "Avco-Everett Labs" в 1972 году предложил использовать для космического полета эффект лазерной абляции, то есть испарения материала в мощном луче лазера. Спустя год В.П.Коробейников из Математического института АН СССР решил задачу о движении тела под действием внешнего источника энергии, чему, впрочем, предшествовали работы Г.А.Аскарьяна из ФИАНа, который определил давление, возникающее при испарении вещества в мощном потоке излучения. Развивая эти работы, один из создателей лазера академик А.М.Прохоров вместе с В.Ф.Бункиным предложили в 1976 году теорию формирования тяги в лазерном движителе. Согласно их идеям, если облучать газ мощным лучом импульсного лазера, сфокусированного линзой, то возникают локальные взрывы, которые порождают ударные волны. Они-то и служат источником реактивного импульса. Теория Прохорова служит основой для расчета элементов конструкции двигателей, которые работают в атмосфере. А работы Энтони Пирри легли в основу расчета двигателя для полетов в вакууме. В 1997 году расчеты наконец-то воплотились в металл: профессор Лейк Мирабо провел первые успешные запуски аппарата с лазерным реактивным двигателем на полигоне White Sands Missile Range, штат Нью-Мексико.

В 2002 году профессор отделения механики Токийского института технологии Такаси Хабэ и Клод Фипс, президент компании "Photonics Associates" из Санта Фе, предложили целую концепцию использования стационарных лазеров для путешествий в околоземном и окололунном (!) пространствах. Согласно их плану, лазерные станции, размещенные на Земле, на Луне и на околоземных орбитах, сделают три важных дела. Во-первых, обеспечат экологически чистый запуск спутников, то есть такой, при котором сгорает только немного кислорода. Во-вторых, позволят легко корректировать орбиты искусственных спутников, а, в-третьих, дадут возможность космическим кораблям путешествовать по маршруту Земля-Луна и обратно без значительных затрат топлива.

В общем-то, расстояние тут не имеет особого значения - свет в космосе распространяется на огромные расстояния безо всякого поглощения, разве что с увеличением расстояния увеличивается диаметр луча. В этом случае просто необходимо еще одно зеркало, перехватывающее весь луч и фокусирующее его в двигатель. А в космосе размер не имеет значения. Ведь уже сейчас в космос пытаются запускать "паруса" для использования "солнечного ветра", еще проще их собирать на орбите. А "парус" для лазерного двигателя будет во много раз меньше.

Поскольку источником энергии для лазеров, размещенных в космосе, будет служить свет Солнца, преобразуемый в электричество с помощью солнечных батарей, такая транспортная система, будучи однажды построенной, сможет устойчиво работать неограниченно долгое время, а ее содержание будет обходиться совсем недорого. Правда первичные затраты довольно велики, но не чрезмерны, а вполне сопоставимы со стоимостью подготовки марсианской экспедиции на ракете с ядерным двигателем.

"Мы придумали очень интересную конструкцию, - рассказывает ведущий сотрудник проекта кандидат физико-математических наук В.В.Степанов. - В нашей модели не одно, а два зеркала. Они нужны для того, чтобы корабль мог лететь навстречу световому лучу. Это очень важно: лазерный луч в такой конструкции не рассеивается на продуктах испарения материала". Первое зеркало выглядит очень необычно: оно похоже на гладко отполированный острый шпиль. Луч лазера падает на него и, отражаясь, собирается на другом зеркале, которое надето на широкую часть шпиля как обод на ступицу колеса. Это зеркало концентрирует собранный свет в камере, в которой расположено испаряемое вещество. Оно испаряется, сильно нагревается под воздействием лазерного излучения и стремительно вылетает через сопло, обеспечивая кораблю реактивную тягу"

За три года работы ученые провели много опытов для того, чтобы подобрать вещество с наилучшими параметрами. Сначала эксперименты проводили с жидким топливом, которое впрыскивали в рабочую зону с помощью форсунок. Эксперименты с более удобными твердыми веществами показали, что лучшую тягу обеспечивает полиформальдегид. Ближайший его соперник - поливинилхлорид давал тягу на 30% меньше, а поликарбонат - более чем в два раза меньше. Поэтому для испытаний полетной модели был выбран полиформальдегид.

Модель космического корабля, способного летать по лазерному лучу, получилась небольшой: диаметр второго зеркала двадцать сантиметр, а вес - 200 г. В лаборатории этот кораблик отлично летал со скоростью 3-4 м/c при мощности лазерного излучения 5 кВт, развивая при этом тягу в 1,5 Н. Это в полтора раза больше, чем у двигателей малой тяги, работающих на жидком топливе - гидрозине, используемых для коррекции орбиты и ориентации космических станций, и в тысячу раз меньше, нежели у разгонного блока "Фрегат", которым космические корабли выводят на межпланетную траекторию.

"В основе успеха лежат наши многолетние исследования по взаимодействию лазерного излучения с веществом. Благодаря гранту МНТЦ мы смогли также очень хорошо разобраться в особенностях распространения лазерного излучения в турбулентной атмосфере и создали программное обеспечение, которое позволяет точно фокусировать луч на вершине первого зеркала двигателя и поддерживать его в этом положении во время движения модели космического корабля. К сожалению, для того, чтобы с помощью лазера выводить в космос аппараты, он должен быть способен хотя бы полчаса давать стабильный луч мощностью более 1 МВт. Сейчас такие лазеры разрабатываются. Кто первым его сделает, тот и полетит в космос по лазерному лучу. Задача осложняется тем, что подобные лазеры, тем более, расположенные на околоземной орбите, представляют собой элемент системы противоракетной обороны и их разработка подпадает под действие соответствующих международных договоров", - заканчивает рассказ Ю.А.Резунков.

Автор исследования: Резунков Юрий Александрович

Источник: Информнаука

Рейтинг статьи: 32 [ + | - ]