Ученые предлагают отправлять космические корабли на Марс с помощью лазера

Ученые Макгиллского университета создали концепт технологии, которая позволит запускать ракеты на Марс посредством множества ИК-лазеров диаметром десять метров. Суть технологии состоит в нагреве плазмы водорода в топливном резервуаре корабля, что станет нагнетать тягу из газообразного водорода. Теоретически подобная система даст возможность достижения Марса за 45 дней. При нынешнем же подходе даже ракеты SpaceX способны долететь до пункта назначения лишь за полгода.

В 2018 году NASA дало инженерам распоряжение о создании способа доставки корабля на Марс с полезной нагрузкой менее 1000 кг и сроком миссии не больше 45 дней. Также разработанная система должна совершать полеты в отдаленные участки Солнечной системы.

Концепт применения тяги с использованием инфракрасных лазеров предусматривает, что длина волны каждого луча составит порядка 1 мк при суммарной мощности в 100 МВт, что эквивалентно энергопотреблению 80000 домохозяйств США. Полезная нагрузка, которая будет вращаться на средней околоземной орбите, обзаведется отражателем. В процессе отражения луч с земной поверхности будет направлен в нагревательную камеру с содержанием водородной плазмы. При нагреве ядра до 40000 градусов по Цельсию водород дойдет до 9700 градусов и начнет выходить через сопло. Таким образом будет создаваться тяга, которая станет отталкивать космический аппарат от нашей планеты с промежутком в 58 минут. Размещенные по бокам двигатели смогут удерживать аппарат вровень с лазерным лучом при вращении Земли.

По окончании излучения корабль отправится в путь со скоростью 17 километров в секунду – такого показателя хватит для восьмичасового полета до Луны. Добравшись до атмосферы Красной планеты, аппарат будет лететь со скоростью 16 км/с. Для создания обратной тяги в далекой перспективе на Марсе люди смогут возвести другой лазерный массив, подобный земному. Пока же аппарату для замедления предстоит применить аэрозахват, то есть аэродинамическое торможение в атмосфере. Такой способ довольно рискован, поскольку имеется вероятность подвергнуть аппарат перегрузке в 8 g, что практически равно пределу возможностей человека. Еще одной трудностью будут усиленные потоки тепла на корпусе из-за трения в атмосфере. Данные воздействия не смогут перенести ныне существующие материалы теплозащитных систем.

Тяга с применением ИК-лазеров в будущем позволит отправить 1000 кг груза на Красную планету, применив массив лазерных устройств площадью с поле для волейбола. Ожидается, что первый такой полет можно будет осуществить спустя десять лет после первых полетов человека на Марс, то есть в 2040 году.