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科学家通过激光加热颗粒助力航天器达到更高的速度

2023-03-20 11:25:02  来源:激光网原创    

  加州大学洛杉矶分校的科学家阿图尔·达沃扬(Artur Davoyan)提出了如何将航天器加速到真正高速的想法:基于颗粒束的推进。这是怎么回事?

  我们必须从这样一个事实开始,即要使解决方案起作用,必须将两艘航天器送入太空。其中第一个 - 实际的太空探测器,其任务是到达位于太阳系外的区域。第二艘航天器将被放置在地球轨道上。它的任务是以一定的间隔(例如每秒)向实际探头发射数百甚至数千个小金属颗粒的流。

  激光加热颗粒

  此外,地球附近的航天器会向远离我们的航天器发射10兆瓦的激光束。或者,激光可以从地球上指向它。然而,由于我们的行星绕其轴旋转,你必须有几个激光站,或者你将不得不接受激光只能在白天使用一段时间。

  这个想法是激光束击中颗粒,导致它们加热并分解,因此制造它们的一些原材料会熔化并变成等离子体,一种极热的电离粒子云。然后等离子体将加速颗粒的残余物,它们的光束将为航天器提供推进力。

  达沃扬还提出了另一种解决方案。据他介绍,如果船上有一个磁场发生器可以偏转颗粒的流动,探测器可以从一束颗粒中获得推进力。在这种情况下,磁场的作用将推动探头向前。这样一个相当复杂的系统可以将1吨重的太空探测器加速到接近500,000 km / h的速度。就空间规模而言,这仍然不是惊人的速度,但不可否认的是,它仍然比目前的传统推进系统允许的速度快10倍以上。

  如果这一切听起来有点复杂,最重要的是,不完全现实,这不是一件坏事。它只是一个理论概念,旨在给出一个关于通过非常规方法可以实现什么的想法。另一方面,这个概念非常有价值,以至于Davoyan的团队从NASA获得了175,000美元,以证明该技术是可行的。

  很难否认他是对的。从物理学的角度来看,这两种方法具有相同的效果:它们为移动的物体提供动力。

  他的团队的项目有可能改变长途太空飞行。这将使我们在合理的时间范围内可用的领域大大扩展。应该记住,当谈到探索离我们最远的行星时,例如天王星、海王星和冥王星,曾经被认为是一颗行星,以及它们的卫星,我们的成就相当谦虚。

  事实上,我们派去观察的车队由五辆车组成。这些是先驱者10号和11号探测器,旅行者1号和2号以及新视野号。除了最后一个在七十年代飞入太空之外,所有人都飞入了太空。旅行者1号已经穿越太空46年,是地球有史以来创造的最远的航天器。根据达沃扬的说法,由他的创新方法驱动的探测器可以在五年内超越他!

  Davoyan和他的同事们现在有几个月的时间向NASA和其他潜在的合作伙伴证明他们的推进系统确实可以工作。目前,他们正在试验制造颗粒的不同材料,并正在测试用激光束推动它们的方法。他们还在研究如何设计航天器,以便一束颗粒尽可能有效地将动量传递给它。

  另一个挑战是让一股热颗粒推动航天器但加热它。最后,他们正在研究到达天王星、海王星和许多其他太阳系探索目标的可能轨迹,这些目标沿着它们的轨道不断移动(这也使得激光束难以保持在航天器上)。

  如果他们的工作在NASA的评估中被证明是有希望的,他们可以指望另外600万美元和另外两年来测试他们的概念。然而,达沃扬强调,这对于大规模演示来说是不够的——也就是说,在太空中对原型进行实际测试。这将需要数千万美元,并且可以在更长的时间内实现。正如他所强调的,研究和开发需要时间。在太空中实现高速的竞赛才刚刚开始。

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