Με τη σημερινή τεχνολογία, το ταξίδι στον Άρη διαρκεί 500 ημέρες και επιβαρύνει με σημαντική ακτινοβολία του αστροναύτες – Πώς λειτουργεί η νέα τεχνολογία – Τι δηλώνουν οι Καναδοί μηχανικοί του McGill University
Επανάσταση στα διαστημικά ταξίδια αναμένεται να φέρει ο νέος κινητήρας λέιζερ που σχεδιάζουν Καναδοί μηχανικοί στο McGill University, το οποίο εδρεύει στο Μόντρεαλ. Σύμφωνα με τις ανακοινώσεις τους, το νέο τους δημιούργημα αναμένεται να μειώσει τη χρονική διάρκεια του ταξιδιού στον πλανήτη Άρη από τις 500 ημέρες που μπορεί να πραγματοποιηθεί με βάση την υπάρχουσα τεχνολογία, σε μόλις 45 ημέρες! Αν επιβεβαιωθεί η συγκεκριμένη εκτίμηση, τότε θα μιλάμε για διαστημικά ταξίδια στο ένα δέκατο του χρόνου που υπολογίζαμε έως σήμερα.
Οι μεγάλες κρίσεις στη Γη και ιδιαίτερα όσα συμβαίνουν το τελευταίο διάστημα στην περιοχή της Ουκρανίας, είναι… δευτερευούσης σημασίας, σύμφωνα με αναλυτές, καθώς το μεγάλο στοίχημα πλέον, για τις υπερδυνάμεις του πλανήτη, είναι η κατάκτηση του Διαστήματος. Προς επιβεβαίωση των εκτιμήσεων που κάνουν οι αναλυτές για το άμεσο μέλλον, είναι τα αστρονομικά ποσά που διατίθενται από κράτη, οργανισμούς και ιδιώτες, η διαμάχη για τα πυρηνικά όπλα και το Σύμφωνο του Διαστήματος και το ράλι των μεγάλων του πλανήτη για την κατασκευή βάσεων τόσο στη Σελήνη, όσο και στον Άρη.
Το 2030, σύμφωνα με τον υπάρχοντα σχεδιασμό, θα είναι μία χρονιά ορόσημο για την ανθρωπότητα και την προσπάθειά της να εξερευνήσει νέους άγνωστους κόσμους στο αχανές Διάστημα. Nasa και Κίνα έχουν προγραμματίσει επανδρωμένες αποστολές στον «Κόκκινο Πλανήτη», καταβάλοντας τιτάνιες προσπάθειες, να προηγηθούν στην ολοκλήρωση της αποστολής και να γράψουν ιστορία. Η χρήση ενός κινητήρα που θα στέλνει διαστημόπλοιο σε 45 ημέρες στον Άρη, αν μη τι άλλο προσφέρει ένα σαφές πλεονέκτημα σε όποιον τον διαθέτει και μπορεί να τον χρησιμοποιήσει. Αξίζει να σημειώσουμε ότι σήμερα, το ταξίδι προς τον Άρη διαρκεί εννέα μήνες, ενώ η τεχνολογία υπόσχεται την ολοκλήρωση του ταξιδιού σε έξι εβδομάδες.
Οι Καναδοί μηχανικοί αποκάλεσαν την ανακάλυψή τους «σύστημα λέιζερ θερμικής πρόωσης». Πώς θα λειτουργεί; Η νέα μηχανή βασίζεται σε μία απλή σκέψη. Όσο περισσότερο θερμαίνεται ένα καύσιμο, τόσο μεγαλύτερη και περισσότερη ενέργεια παράγει. Με το σύστημα λέιζερ του McGill University, θα θερμαίνεται σε πολύ υψηλά επίπεδα το καύσιμο υδρογόνο, το οποίο θα παράγει τεράστιες ποσότητες ενέργειας και θα τροφοδοτεί τον κινητήρα του διαστημικού οχήματος.
Σύμφωνα με το σχέδιο των Καναδών μηχανικών, μεγάλες μονάδες λέιζερ από τη Γη θα «κτυπούν» ειδικές φωτοβολταϊκές συστοιχίες, τις οποίες θα φέρει το διαστημόπλοιο. Η ενέργεια που θα παράγεται θα είναι τεράστια και θα προσδίδει ώθηση κατά πολύ μεγαλύτερη, σε σχέση με την υπάρχουσα τεχνολογία.
Η γρήγορη επιτάχυνση θα ενεργοποιείται κοντά στη Γη, με το κυρίως διαστημόπλοιο να απελευθερώνεται μετά από έναν μήνα ταξίδι. Τα υπόλοιπα στελέχη της κατασκευής θα επιστρέφουν στη Γη για ανακύκλωση. Με την υπάρχουσα τεχνολογία, ο μοναδικός τρόπος για να επιτευχθεί η συντόμευση του ταξιδιού στον Άρη, είναι η χρήση πυραύλων με πυρηνική σχάση. Ωστόσο, η συγκεκριμένη τεχνολογία παράγει πολύ υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας, γεγονός που την καθιστά σχεδόν απαγορευτική για τη χρήση της σε επανδρωμένες αποστολές.
Η εφαρμογή της ιδέας για τη χρήση των laser
Η ομάδα των μηχανικών που κατασκεύασε τον πρωτοποριακό κινητήρα μίλησε στο Universe Today, λέγοντας πως με αυτόν τον τρόπο θα επιτευχθεί η συντόμευση των ταξιδιών στο Ηλιακό Σύστημα.
Η πρόωση με κατευθυνόμενη ενέργεια δεν είναι μια νέα ιδέα. Το Breakthrough Starshot, ένα έργο που στοχεύει στη χρήση λέιζερ για την αποστολή μικροσκοπικών ανιχνευτών φωτιστικών πανιών στο πλησιέστερο αστρικό σύστημα, τον Proxima Centauri. Το σύστημα χρησιμοποιεί ακτίνες λέιζερ για να ωθήσει ένα διαστημόπλοιο στο βαθύ διάστημα. Όσο πιο ισχυρό είναι το λέιζερ, τόσο πιο γρήγορα μπορεί να επιταχυνθεί το διαστημόπλοιο.
Ορισμένες έρευνες προβλέπουν ότι θα μπορούσαμε να στείλουμε έναν δορυφόρο 200 lb στον Άρη σε μόλις τρεις ημέρες, με ένα πιο ογκώδες διαστημικό σκάφος να απαιτεί περίπου έναν μήνα έως έξι εβδομάδες.
Ο Emmanuel Duplay, απόφοιτος McGill και φοιτητής MSc Aerospace Engineering στο TU Delft, δημοσίευσε μια εργασία, δηλώνοντας ότι αυτό θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε ένα ταξίδι στον Άρη. Πιο συγκεκριμένα τόνισε στο Universe Today: «Μας ενδιέφερε πώς θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί η ίδια τεχνολογία λέιζερ για ταχεία διέλευση στο ηλιακό σύστημα».
Το υποθετικό διαστημόπλοιο που δημιούργησε η ομάδα θα απαιτούσε μια διάταξη λέιζερ διαμέτρου 32 ποδιών, 100 μεγαβάτ, για να κατασκευαστεί κάπου στη Γη. Αυτό, δεδομένης της τρέχουσας τάσης στην ανάπτυξη της τεχνολογίας φωτονικών λέιζερ, θα ήταν αρκετό για να τροφοδοτήσει ένα διαστημόπλοιο κατευθυνόμενο προς τον Άρη. Λειτουργεί εστιάζοντας το λέιζερ σε έναν θάλαμο θέρμανσης υδρογόνου μέσω ενός φουσκωτού ανακλαστήρα – το προωθητικό υδρογόνου εξαντλείται μέσω ενός ακροφυσίου για να το οδηγήσει προς τα εμπρός.
«Αυτό επιτρέπει στο διαστημόπλοιο να επιταχύνει γρήγορα ενώ είναι ακόμα κοντά στη γη, επομένως το λέιζερ δεν χρειάζεται να εστιάσει τόσο μακριά στο διάστημα. Το διαστημόπλοιό μας είναι σαν ένα dragster που επιταχύνει πολύ γρήγορα ενώ είναι ακόμα κοντά στη Γη», εξήγησε ο Duplay. «Πιστεύουμε ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ακόμη και τον ίδιο κινητήρα πυραύλων με λέιζερ για να επαναφέρουμε τον ενισχυτή στη γήινη τροχιά, αφού πετάξει το κύριο όχημα στον Άρη, επιτρέποντάς του να ανακυκλωθεί γρήγορα για την επόμενη εκτόξευση», είπε στο Universe Today.
Ο φουσκωτός ανακλαστήρας είναι το κλειδί για τη σωστή λειτουργία της τεχνολογίας, καθώς θα ήταν σχεδιασμένος ώστε να μπορεί να διατηρήσει μεγαλύτερη ισχύ λέιζερ ανά μονάδα επιφάνειας από ένα φωτοβολταϊκό πάνελ. Αυτό είναι που κάνει την αποστολή εφικτή με μια σχετικά μέτρια – διαμέτρου 32 ποδιών – διάταξη λέιζερ στη Γη.
Με τη μείωση του χρόνου στο διάστημα, οι αστροναύτες αντιμετωπίζουν χαμηλότερα επίπεδα ακτινοβολίας, γεγονός που θα μπορούσε να κάνει ένα ταξίδι με επιστροφή στον Άρη πολύ πιο πιο ασφαλές. Όλα τα νέα στοιχεία θα απαιτηθούν για να επιτρέψουν στα διαστημόπλοια να φτάσουν στον Άρη σε έξι εβδομάδες – σημαντικά λιγότερο από τους εννέα μήνες που είχε προβλέψει η NASA.
Το πρόβλημα είναι ότι πολλές από αυτές τις τεχνολογίες είναι ακόμα σε αρχικό στάδιο και δεν έχουν δοκιμαστεί στον πραγματικό κόσμο – εγείροντας ερωτήματα σχετικά με τη βιωσιμότητά τους έως το 2035.
«Ο θάλαμος θέρμανσης με λέιζερ είναι πιθανότατα η πιο σημαντική πρόκληση», είπε ο Duplay στο Universe Today. Αναρωτιέστε εάν θα μπορούσε να συγκρατηθεί καθώς «θερμαίνεται από τη δέσμη λέιζερ σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 10.000 Κ ενώ ταυτόχρονα διατηρεί τα τοιχώματα του θαλάμου δροσερά;» «Τα μοντέλα μας λένε ότι αυτό είναι εφικτό, αλλά οι πειραματικές δοκιμές σε πλήρη κλίμακα δεν είναι δυνατές προς το παρόν επειδή δεν έχουμε κατασκευάσει ακόμη τα λέιζερ 100 MW που απαιτούνται».