20年以上前、米国は「スターウォーズ」というニックネームが付けられたミサイル防衛システムの開発を開始しました。このシステムは、レーザーを追跡して使用し、海外から発射されたミサイルを撃墜するように設計されています。このシステムは戦争用に設計されましたが、研究者はこれらの高出力レーザーの他の多くの用途を発見しました。実際、レーザーはいつの日か宇宙船を軌道や他の惑星に推進するために使用される可能性があります。
宇宙に到達するために、私たちは現在スペースシャトルを使用しています。スペースシャトルは大量の燃料を運び、2つの巨大なロケットブースターをストラップで固定して地面から持ち上げる必要があります。レーザーは、エンジニアが搭載されたエネルギー源を必要としないより軽い宇宙船を開発することを可能にするでしょう。lightcraft車両自体は、エンジンとして作用し、あろう光-宇宙で最も豊富な動力源の一つ-燃料あろう。
光推進の背後にある基本的な考え方は、地上のレーザーを使用して空気を爆発するまで加熱し、宇宙船を前進させることです。それが機能すれば、軽い推進力は化学ロケットエンジンよりも何千倍も軽くて効率的であり、汚染はゼロになります。この版のHowStuff WILL Workでは、この高度な推進システムの2つのバージョンを見ていきます。1つは地球から月までわずか5時間半で移動でき、もう1つは移動できます。 「光のハイウェイ」での太陽系のツアー。
レーザー推進ライトクラフト
光推進ロケットは空想科学小説のようなもののように聞こえます-宇宙船はレーザービームに乗って宇宙に飛び込み、搭載された推進剤をほとんどまたはまったく必要とせず、汚染を引き起こしません。地球上での従来の地上または空の旅に近いものを開発できていないことを考えると、かなり遠い話に聞こえます。しかし、それはまだ15年から30年先かもしれませんが、ライトクラフトの背後にある原理はすでに数回成功裏にテストされています。Lightcraft Technologiesという会社は、ニューヨーク州トロイのレンセラー工科大学で始まった研究を改良し続けています。
ライトクラフトの基本的な考え方は単純です。どんぐりの形をしたクラフトは、ミラーを使用して、入ってくるレーザービームを受け取り、焦点を合わせて空気を加熱します。空気は爆発してクラフトを推進します。この革新的な推進システムの基本的なコンポーネントを見てみましょう。
- 炭酸ガスレーザー-LightcraftTechnologiesは、スターウォーズ防衛プログラムの子孫であるパルスレーザー脆弱性テストシステム（PLVTS）を使用しています。実験用ライトクラフトに使用されている10kwパルスレーザーは、世界で最も強力なものの1つです。
- 放物面鏡-宇宙船の底部は、レーザービームをエンジンの空気または搭載された推進剤に集束させる鏡です。二次的な地上ベースの送信機である望遠鏡のようなミラーを使用して、レーザービームをライトクラフトに向けます。
- 吸収チャンバー-吸入空気はこのチャンバーに送られ、そこでビームによって加熱され、膨張してライトクラフトを推進します。
- 搭載水素-大気が薄すぎて十分な空気を供給できない場合、ロケットの推力には少量の水素推進剤が必要です。
リフトオフの前に、圧縮空気のジェットを使用して、ライトクラフトを毎分約10,000回転（RPM）まで回転させます。スピンは、ジャイロスコープでクラフトを安定させるために必要です。サッカーについて考えてみましょう。クォーターバックは、サッカーをパスするときにスピンを適用して、より正確なパスを投げます。この非常に軽量な航空機にスピンを加えると、航空機はより安定して空気を切り抜けることができます。ライトクラフトの動作のビデオを見るには、ここをクリックしてください。 （ビデオを表示するには、無料のWindows Media Playerバージョン6.4以降が必要です。）
ライトクラフトが最適な速度で回転すると、レーザーがオンになり、ライトクラフトが空中に吹き飛ばされます。 10キロワットのレーザーパルスは、毎秒25〜28回の速度でパルスします。パルスすることにより、レーザーは機体を押し上げ続けます。光ビームは、ライトクラフトの下部にある放物面鏡によって集束されます。放物面鏡は、空気を華氏18,000〜54,000度（摂氏9,982〜29,982度）に加熱します。これは、太陽の表面よりも数倍高温です。空気をこれらの高温に加熱すると、プラズマ状態に変換されます。このプラズマが爆発して、航空機を上向きに推進します。
Lightcraft Technologies、Inc。は、FINDSの支援を受けており、以前のフライトはNASAと米空軍によって資金提供されていましたが、ニューメキシコ州のホワイトサンズミサイルレンジで小型のプロトタイプライトクラフトを数回テストしました。 2000年10月、直径4.8インチ（12.2 cm）、重量わずか1.76オンス（50グラム）の小型軽量航空機は、高度233フィート（71メートル）を達成しました。 2001年のいつか、Lightcraft Technologiesは、ライトクラフトのプロトタイプを高度約500フィートまで送ることを望んでいます。 1キログラムの衛星を低軌道に置くには、1メガワットのレーザーが必要になります。モデルは航空機グレードのアルミニウムで作られていますが、最終的なフルサイズのライトクラフトはおそらく炭化ケイ素で作られます。
このレーザーライトクラフトは、クラフト内にあるミラーを使用して、ビームエネルギーの一部を船の前方に投射することもできます。レーザービームからの熱は、船を通過する空気の一部をそらす空気スパイクを作成し、したがって抗力を減らし、軽航空機によって吸収される熱の量を減らします。
マイクロ波推進ライトクラフト
異なるクラスのライトクラフトで検討されている別の推進システムには、マイクロ波の使用が含まれます。マイクロ波エネルギーはレーザーエネルギーよりも安価であり、より高い出力にスケーリングするのは簡単ですが、より大きな直径の船が必要になります。この推進力のために設計されたライトクラフトは、空飛ぶ円盤のように見えます（現在、私たちは本当にサイエンスフィクションの領域に向かっています）。この技術は、レーザー推進のライトクラフトよりも開発に何年もかかりますが、それは私たちを外惑星に連れて行く可能性があります。開発者はまた、従来の航空会社の旅行に取って代わる、軌道を回る発電所の艦隊を動力源とするこれらの何千ものライトクラフトを想定しています。
マイクロ波を動力源とする軽航空機も、船に組み込まれていない電源を利用します。レーザー駆動の推進システムでは、電源は地上ベースです。マイクロ波推進システムはそれをひっくり返します。マイクロ波推進宇宙船は、軌道を回る太陽エネルギー発電所から放射される電力に依存します。エネルギー源から離れて推進される代わりに、エネルギー源はライトクラフトを引き込みます。
このマイクロ波ライトクラフトが飛行する前に、科学者は直径1 km（0.62マイル）の太陽光発電所を軌道に乗せる必要があります。ライトクラフトの研究を率いるLeikMyraboは、このような発電所は最大20ギガワットの電力を生成できると考えています。地球上空310マイル（500 km）を周回するこの発電所は、マイクロ波エネルギーを、12人を運ぶことができる66フィート（20メートル）の円盤状のライトクラフトにビームダウンします。船の上部を覆う何百万もの小さなアンテナがマイクロ波を電気に変換します。わずか2つの軌道で、発電所は1,800ギガジュールのエネルギーを収集し、4.3ギガワットの電力を軌道に乗せるためにライトクラフトにビームダウンすることができます。
マイクロ波ライトクラフトには、2つの強力な磁石と3種類の推進エンジンが装備されます。船の上部を覆う太陽電池は、打ち上げ時にライトクラフトが電気を生成するために使用します。その後、電気は空気をイオン化し、乗客を乗せるために航空機を推進します。発射されると、マイクロ波ライトクラフトは内部反射板を使用して周囲の空気を加熱し、音の壁を押し通しました。
高度が高くなると、極超音速の場合は横に傾くでしょう。次に、マイクロ波電力の半分が船の前で反射されて空気を加熱し、空気スパイクを生成して、船が音速の最大25倍の速度で空気を切り裂いて軌道に乗ることを可能にします。クラフトの最高速度は音速の約50倍でピークに達します。マイクロ波電力の残りの半分は、航空機の受信アンテナによって電気に変換され、2つの電磁エンジンに電力を供給するために使用されます。これらのエンジンは、スリップストリーム、つまり航空機の周りを流れる空気を加速します。スリップストリームを加速することにより、航空機はソニックブームを打ち消すことができ、超音速でライトクラフトを完全に沈黙させます。
