ظرح پیشنهادی محققان دانشگاه مك گیل به ناسا

لیزر سواری تا مریخ!

لیزر سواری تا مریخ!

به گزارش بی دانلود آیا لیزر می تواند یک فضاپیما را به مریخ بفرستد؟ این یک مأموریت پیشنهادی از جانب گروهی در دانشگاه مک گیل است که برای پاسخگویی به درخواست ناسا طراحی شده است.


به گزارش بی دانلود به نقل از ایسنا و به نقل از فیز، این لیزر که آرایه ای به پهنای ۱۰ متر روی زمین است، پلاسمای هیدروژن را در محفظه ای پشت فضاپیما گرم می کند و نیروی پیشرانشی از گاز هیدروژن بوجود می آورد و فضاپیما را تنها در ۴۵ روز به مریخ می فرستد.
بعد از رسیدن به این سیاره، در جو مریخ متوقف می شود و محموله ها را به انسان های مریخ نشین می رساند و شاید حتی روزی بتواند انسان ها را به مریخ ببرد.
در سال ۲۰۱۸ ناسا مهندسان را به چالش کشید تا ماموریتی برای رساندن دست کم ۱۰۰۰ کیلوگرم محموله در کمتر از ۴۵ روز به مریخ و همینطور انجام سفرهای طولانی تر به اعماق فضا و خارج از منظومه شمسی طراحی نمایند.
ناسا به دنبال کوتاه کردن زمان سفرهایی فضایی است تا روزی محموله ها و انسان ها را با حداقل زمان قرار گرفتن در معرض پرتوهای مخرب کیهانی و طوفان های خورشیدی به مریخ بفرستد.
شرکت اسپیس ایکس به مدیرعاملی ایلان ماسک پیشبینی می کند که سفر انسان به مریخ با موشک های این شرکت شش ماه به طول بیانجامد.
طرح مفهومی مک گیل که پیشران حرارتی-لیزری(laser-thermal propulsion) نامیده می شود متکی بر آرایه ای از لیزرهای مادون قرمز در زمین است که قطری برابر با ۱۰ متر دارند و خیلی از پرتوهای نامرئی را که هر یک طول موجی حدود یک میکرون دارند برای رسیدن به قدرت ۱۰۰ مگاوات باهم ترکیب می کنند.
محموله مورد نظر که در مداری بیضی شکل به دور زمین می چرخد یک بازتابنده خواهد داشت که پرتو لیزری که از زمین می آید را به سمت یک محفظه گرمایشی حاوی پلاسمای هیدروژن هدایت می کند. با گرم شدن هسته آن تا دمای ۴۰ هزار کلوین(۳۹ هزار و ۷۰۰ درجه سانتی گراد)، گاز هیدروژنی که در اطراف هسته جریان دارد به دمای ۱۰ هزار کلوین می رسد و از یک نازل خارج شده و نیروی رانشی بوجود می آورد تا فضاپیما در فاصله زمانی ۵۸ دقیقه از زمین دور کند.
با توقف تابش لیزر، محموله با سرعت حدودا ۱۷ کیلومتر بر ثانیه از زمین دور می شود با این سرعت می تواند در عرض هشت ساعت از مدار ماه عبور کند. بعد از آنکه با گذشت یک ماه و نیم به جو مریخ می رسد سرعت آن همچنان ۱۶ کیلومتر بر ثانیه خواهد بود با این وجود با رسیدن به این سیاره قرار دادن محموله در مدار ۱۵۰ کیلومتری از مریخ مشکل دشوار پیش روی تیم مهندسان خواهد بود و باید برای آن چاره ای پیدا کنند.
این کار از آن جهت دشوار است که فضاپیما نمی تواند برای کاهش سرعت با خود سوخت شیمیایی حمل کند چونکه به همراه بردن سوخت، سبب کاهش حجم محموله به تنها شش درصد از میزان اولیه می شود و تا وقتی که انسان ها یک آرایه لیزری مشابه در مریخ بسازند، مانوری معروف به aerocapture تنها راه برای کاهش سرعت هنگام رسیدن به مریخ است. طی این مانور فضاپیما از کشش آیرودینامیکی با گذر از جو سیاره استفاده می نماید تا سرعت خویش را کم کند و به مدار ورودی مورد نظر برسد.
با این وجود انجام این مأموریت هم کار دشواری است. در این حالت فضاپیما نیروی گرانش ۸G را تجربه خواهد نمود.
پیشران حرارتی-لیزری با روش های پیشنهادی قبلی مانند پیشران لیزر-الکتریک که در آن یک پرتو لیزر به سلول های فتوولتاییک (PV) در پشت محموله برخورد می کرد، متفاوت است و همینطور با پیشران خورشیدی-الکتریکی، هسته ای- الکتریکی و هسته ای-حرارتی هم متفاوت می باشد.
"امانوئل دوپلی"(Emmanuel Duplay) نویسنده اصلی این مطالعه می گوید: پیشران حرارتی-لیزری امکان انتقال یک تن محموله را با آرایه های لیزری به وسعت یک زمین والیبال فراهم می آورد در حالیکه پیشران های لیزر-الکتریک برای انجام آن به آرایه های کیلومتری نیاز دارند.
یکی از مزایای بزرگ طرح مفهومی پیشران حرارتی_لیزری که توسط دوپلی و همکارانش عرضه شده است نسبت بسیار پایین توان به وزن است که علت آن باقی ماندن منبع نیرو در زمین است.
پیشران های حرارتی-لیزری نخستین بار در دهه ۱۹۷۰ با استفاده از لیزرهای ۱۰.۶ میکرونی دی اکسید کربن که قوی ترین لیزرهای آن زمان بودند، مورد مطالعه قرار گرفت.
نخستین انسان ها احیانا با این فناوری به مریخ نخواهند رفت. دوپلی می گوید: با این وجود وقتی تعداد بیشتری از انسان ها برای اقامت طولانی به مریخ سفر کنند ما به سیستم های پیشرانی نیاز خواهیم داشت که سریع تر ما را به این سیاره برسانند.
او فکر می کند که یک مأموریت با فناوری پیشران حرارتی-لیزری امکان دارد ۱۰ سال بعد از انجام نخستین سفر انسان به مریخ انجام بگیرد ازاین رو امکان دارد حدود سال ۲۰۴۰ رخ دهد.



1400/11/21
16:06:56
0.0 / 5
337
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۸ بعلاوه ۵