20여 년 전, 미국은 "스타워즈"라는 별명이 붙은 미사일 방어 시스템을 개발하기 시작했습니다. 이 시스템은 레이저 를 추적하고 사용 하여 외국에서 발사한 미사일 을 격추 하도록 설계되었습니다 . 이 시스템은 전쟁 을 위해 설계되었지만 연구원들은 이러한 고출력 레이저의 다른 많은 용도를 발견했습니다. 사실, 레이저는 언젠가 우주선을 궤도와 다른 행성으로 추진하는 데 사용될 수 있습니다.
우주에 도달하기 위해 우리는 현재 우주 왕복선을 사용합니다. 이 우주선 은 엄청난 양의 연료를 운반해야 하고 두 개의 거대한 로켓 부스터를 묶어 지상에서 들어 올려야 합니다. 레이저를 통해 엔지니어는 온보드 에너지원이 필요 없는 더 가벼운 우주선을 개발할 수 있습니다. lightcraft 자체가 엔진 및 역할을 할 차량 빛 우주에서 가장 풍부한 전원 소스 중 하나는 - - 연료 것입니다.
가벼운 추진력의 기본 아이디어는 지상 기반 레이저를 사용하여 공기를 폭발 지점까지 가열하여 우주선을 앞으로 나아가게 하는 것입니다. 그것이 작동한다면 가벼운 추진력은 화학 로켓 엔진보다 수천 배 더 가볍고 효율적이며 오염을 일으키지 않을 것입니다. 이 버전에서는 어떻게 될 물건 일 하나가 불과 5 시간 반에 달에 지구에서 우리를 취할 수있다, 다른 하나는 우리를 걸릴 수 있습니다 - 우리는이 고급 추진 시스템의 두 가지 버전에서 살펴 보겠습니다 "빛의 고속도로"에서 태양계 여행.
레이저 추진 Lightcraft
빛 추진 로켓은 공상 과학 소설에 나오는 것처럼 들립니다. 레이저 빔을 타고 우주로 가는 우주선은 탑재된 추진제가 거의 또는 전혀 필요하지 않으며 오염을 일으키지 않습니다. 우리가 지구상의 기존 지상 또는 항공 여행에 가까운 것을 개발할 수 없다는 것을 고려할 때 꽤 터무니없는 소리로 들립니다. 그러나 아직 15년에서 30년이 걸릴 수 있지만 경량 우주선의 원리는 이미 여러 번 성공적으로 테스트되었습니다. Lightcraft Technologies 라는 회사는 뉴욕주 트로이에 있는 Rensselaer Polytechnic Institute 에서 시작된 연구를 계속 개선하고 있습니다.
Lightcraft의 기본 아이디어는 간단합니다. 도토리 모양의 우주선은 거울을 사용하여 들어오는 레이저 빔을 수신하고 초점을 맞춰 공기를 가열하고 폭발하여 우주선을 추진합니다. 이 혁신적인 추진 시스템의 기본 구성 요소를 살펴보겠습니다.
- 이산화탄소 레이저 - Lightcraft Technologies는 Star Wars 방어 프로그램의 파생물인 PLVTS(Pulsed Laser Vulnerability Test System)를 사용합니다. 실험용 Lightcraft에 사용되는 10kw 펄스 레이저는 세계에서 가장 강력한 것 중 하나입니다.
- 포물선 거울 - 우주선의 바닥은 레이저 빔을 엔진 공기 또는 온보드 추진제에 집중 시키는 거울입니다 . 보조 지상 기반 송신기인 망원경과 같은 거울은 레이저 빔을 라이트크래프트로 향하게 하는 데 사용됩니다.
- 흡수 챔버 - 유입 공기는 빔에 의해 가열되고 라이트크래프트를 확장하고 추진하는 이 챔버로 안내됩니다.
- 온보드 수소 - 대기가 너무 얇아서 충분한 공기를 공급할 수 없을 때 로켓 추진을 위해 소량의 수소 추진제가 필요합니다.
이륙하기 전에 압축 공기 제트를 사용하여 약 10,000RPM(분당 회전 수)으로 경항공기를 회전시킵니다. 회전은 크래프트를 자이로스코픽으로 안정화하는 데 필요합니다. 축구에 대해 생각해 보십시오. 쿼터백은 더 정확한 패스를 던지기 위해 축구공을 패스할 때 스핀을 적용합니다. 이 극도로 가벼운 우주선에 스핀을 가하면 우주선이 더 안정적으로 공기를 가르게 됩니다. Lightcraft가 작동하는 비디오를 보려면 여기 를 클릭 하십시오 . ( 동영상을 보려면 무료 Windows Media Player 버전 6.4 이상이 필요합니다.)
라이트 크래프트가 최적의 속도로 회전하면 레이저가 켜지고 라이트 크래프트가 공중으로 발사됩니다. 10킬로와트의 레이저는 초당 25-28번의 속도로 펄스합니다. 펄스에 의해 레이저는 계속해서 우주선을 위로 밀어 올립니다. 광선은 lightcraft 바닥에 있는 포물선 거울에 의해 집중되며, 이 거울은 공기를 화씨 18,000~54,000도(섭씨 9,982~29,982도)로 가열합니다 . 이는 태양 표면보다 몇 배나 더 뜨겁습니다 . 공기를 이러한 높은 온도로 가열하면 플라즈마 상태로 전환됩니다. 이 플라즈마는 폭발하여 우주선을 위로 밀어 올립니다.
FINDS 후원을 받는 Lightcraft Technologies, Inc.(초기 비행은 NASA 와 미 공군의 자금 지원을 받았음) 는 뉴멕시코 의 White Sands Missile Range 에서 소형 프로토타입 경량 항공기를 여러 번 테스트했습니다 . 2000년 10월, 지름이 4.8인치(12.2cm)이고 무게가 1.76온스(50g)에 불과한 소형 경량 항공기가 71미터(233피트)의 고도를 달성했습니다. 2001년 언젠가 Lightcraft Technologies는 Lightcraft 프로토타입을 약 500피트 고도까지 보내기를 희망합니다. 1kg의 위성을 지구 저궤도에 올리려면 1메가와트의 레이저가 필요합니다. 이 모델은 항공기 등급의 알루미늄으로 만들어졌지만 최종 실물 크기의 경량 항공기는 아마도 탄화규소 로 제작될 것입니다 .
이 레이저 광선은 우주선에 있는 거울을 사용하여 발사된 에너지의 일부를 우주선 앞으로 투사할 수도 있습니다. 레이저 빔의 열은 공기 스파이크를 생성하여 공기의 일부를 배를 지나도록 전환하여 항력을 감소시키고 Lightcraft가 흡수하는 열의 양을 줄입니다.
마이크로파 추진 Lightcraft
다른 등급의 경량 항공기에 대해 고려 중인 또 다른 추진 시스템에는 마이크로파 사용이 포함됩니다. 마이크로파 에너지는 레이저 에너지보다 저렴하고 더 높은 출력으로 확장하기 쉽지만 더 큰 직경의 선박이 필요합니다. 이 추진력을 위해 설계된 Lightcrafts는 비행 접시처럼 보일 것입니다(이제 우리는 실제로 공상 과학의 영역으로 향하고 있습니다). 이 기술은 레이저 추진 라이트크래프트보다 개발하는 데 몇 년이 더 걸리지만 우리를 외계 행성으로 데려갈 수 있습니다. 개발자들은 또한 기존의 항공 여행을 대체할 궤도를 도는 발전소로 구동되는 수천 대의 경량 항공기를 구상하고 있습니다.
마이크로웨이브 구동 등대는 선박에 통합되지 않은 전원도 사용합니다. 레이저 구동 추진 시스템의 경우 전원은 지상 기반입니다. 마이크로파 추진 시스템은 그것을 뒤집을 것입니다. 마이크로파 추진 우주선은 궤도를 도는 태양광 발전소에서 내려오는 전력에 의존할 것입니다. 에너지원에서 멀어지는 대신 에너지원이 라이트크래프트를 끌어들입니다.
이 마이크로파 라이트크래프트가 날기 전에 과학자들은 직경 1km(0.62마일)의 태양광 발전소를 궤도에 올려놓아야 할 것입니다. Lightcraft 연구를 이끄는 Leik Myrabo 는 그러한 발전소가 최대 20기가와트의 전력을 생성할 수 있다고 믿습니다. 지구 상공 310마일(500km)을 도는 이 발전소는 12명을 태울 수 있는 20미터(66피트), 디스크 모양의 경량 우주선에 마이크로파 에너지를 방출합니다. 우주선의 상단을 덮고 있는 수백만 개의 작은 안테나는 마이크로파를 전기로 변환합니다. 단 2개의 궤도에서 발전소는 1,800기가줄의 에너지를 수집하고 궤도에 오르기 위해 등선에 4.3기가와트의 전력을 공급할 수 있습니다.
마이크로웨이브 라이트크래프트에는 2개의 강력한 자석과 3가지 유형의 추진 엔진이 장착됩니다. 우주선 상단을 덮고 있는 태양 전지는 발사 시 전기를 생산하는 데 사용됩니다. 그런 다음 전기는 공기를 이온화하고 승객을 태우기 위해 우주선을 추진합니다. 일단 발사되면 마이크로웨이브 라이트크래프트는 내부 반사체를 사용하여 주변의 공기를 가열하고 음장벽을 밀어냅니다.
높은 고도에 도달하면 극초음속 속도로 옆으로 기울어집니다. 마이크로파 전력의 절반은 우주선 앞에서 반사되어 공기를 가열하고 공기 스파이크를 생성하여 우주선이 최대 음속 25배의 속도로 공기를 가르고 궤도로 날아갈 수 있습니다. 우주선의 최고 속도는 음속의 약 50배에 달합니다. 마이크로파 전력의 나머지 절반은 우주선의 수신 안테나에 의해 전기로 변환되고 두 개의 전자기 엔진에 전력을 공급하는 데 사용됩니다. 그런 다음 이 엔진은 슬립 스트림 또는 항공기 주위를 흐르는 공기를 가속합니다. 슬립 스트림을 가속화함으로써 우주선은 모든 소닉 붐을 상쇄할 수 있으며, 이는 초음속에서 라이트크래프트를 완전히 조용하게 만듭니다.
