Maalesef lazer sizi üç gün içinde Mars'a gönderemez
Lazer teknolojisinin gelecekteki gelişme beklentisi nedir, beklenen hedefimize ulaşıp ulaşamayacağımızı ve hedefe ne kadar sürede ulaşabiliriz?
Ne zaman güçlü bir yeni teknoloji ortaya çıksa, geleneksel zor görevleri yerine getirme yöntemimiz dikkatlice değerlendirilmeye değer. Uzayda seyahat ederken ve dünyanın ötesindeki evreni keşfederken, enerji üretimi, depolanması veya iletilmesindeki herhangi bir yeni ilerleme, ciddi olarak dikkate alınmaya değerdir. Ancak evren çok büyüktür ve dünyadan diğer gezegenlere olan uzaklık, diğer yıldızları bir kenara bırakın, sadece astronomiktir. 2016 yılına kadar, uzay aracımızı kimyasal roket yakıtı kullanarak fırlatmak ve çalıştırmak için 1950'ler ve 1960'larda uzay uçuşunun başlangıcında kullanılan teknolojiyi kullanmaya devam edeceğiz. Bununla birlikte, Philip Lubin liderliğindeki bir bilim adamı ve mühendis ekibi, lazer itişinin yalnızca Mars'a olan yolculuğu üç güne indirgeyeceğine değil, aynı zamanda yıldızları herhangi bir uzay aracından daha hızlı hedefleyebileceğine inandıklarını açıkladı.
Resim kaynağı: Derin lazer yelken konsepti.
Bunun gibi umutlar periyodik olarak ortaya çıkabilir, çünkü nükleer enerjili roketler, antimadde motorları ve hatta imkansız motorlar gibi kavramlar bugün devasa nesneleri yüksek hızlara çıkaran en iyi teknolojinin yerini almayı umuyor. Bu umutlarla ilgili sorun, her durumda uygulanabilir olmamasıdır:
- Şimdiye kadar nükleer füzyon kontrol edilebilir ve sürdürülebilir bir reaksiyon olmadı, bu nedenle uzun süre büyük miktarlarda enerji üretemez.
- Antimadde üretimi sadece pahalı olmakla kalmaz, aynı zamanda sadece küçük miktarlarda üretilebilir. Yeryüzündeki insanların ürettiği tüm antimaddeyi toplarsanız, ağırlığı bir mikrogramdan daha azdır Einstein'ın formülünü kullanırsanız: E = mc2 onu saf enerjiye dönüştürmek için, küçük bir patlayıcı kutusu tarafından salınan enerjiye yaklaşık olarak eşittir. .
- En rahat deneysel koşullar altında bile, yakıtsız bir motor gibi varsayımsal bir motor tasarımı yenilenebilir ve sağlam sonuçlar vermeyeceği gibi çok fazla ivme de sağlamayacaktır.
Ancak bir umut farklıdır, çünkü günümüzde lazer iticinin temel teknolojisi mevcuttur.
Yönlendirilmiş enerji asteroitleri ortadan kaldırır. Görüntü kaynağı: Asteroit konumlandırma ve keşif için yıldızdan arındırılmış veya yönlendirilmiş enerji sistemi
Asteroitlerin sapması düşünüldüğünde, lazer gücünün gelişimi son 15 yılda muazzam bir ilerleme kaydetti. ABD Savunma Bakanlığı İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) dahil olmak üzere birçok kurumdan birçok bilim insanının projeleri, lazer gücünü yeni bir şekilde başarılı bir şekilde geliştirmiştir: her lazerin gücünü artırarak değil, Lazer dizisi isteğe bağlı olarak uzatılabilir. Başka bir deyişle, artık senkronize edilebilen ve uygun bir hedefe doğru bir şekilde ateşlenebilen büyük bir lazer dizisi oluşturabilirsiniz.Sadece tek bir lazerle ilişkili kilowatt gücünü iletmekle kalmaz, aynı zamanda keyfi büyük güçleri de iletebilir ve bu güçler yalnızca etkilenir Lazer dizisinin boyut sınırı. Bu, bir bazalt hedefe saldırmak için 19 elementli bir lazer dizisi kullanan "basit" bir testtir.
Lazer tahrik sisteminin prensibi nispeten basittir ve yalnızca birkaç adım gerektirir:
- Dünya çevresinde yörüngede bir dizi senkronize lazer ayarlayın, böylece bunlar seçilen hedefle tam olarak hizalanabilir. İdeal olarak, bu dizi 1 gigawatt'lık bir güç seviyesine ulaşacaktır.
- Başlangıçta alçak dünya yörüngesinden, bir lazer dizisi tarafından hedeflenebilen devasa yelken benzeri bir yüzeye sahip bir "hedef" uzay aracı oluşturun.
- Hedef uzay gemisine birçok lazerle vurun, uygun yörünge ile ulaşabileceğiniz hıza hızlandırın ve uzaklaşmasını izleyin!
Heyecan verici olmak için birçok iyi neden var! Lazer teknolojisi zaten var ve zamanla aslında daha mükemmel hale geliyor. Küçükten başlamak kolaydır: Dizi ölçeklenebilir olduğu için, çok küçük (yake) bir kütleyi yüksek bir başlangıç hızına çıkarmak için küçük bir yatırım kullanarak konseptin bir kanıtı olarak kullanabilirsiniz. Yelken çok küçük olabilir - yaklaşık bir metrekare - ama yine de çok etkilidir. Bir lazer yelkenin yansıtıcılığı veya sağlamlığı bir güneş yelkeniinkinden farklıdır Lazerin frekansı çok dar olduğu için ışığın% 99.99 veya daha fazlasını çok az soğurma ile yansıtmak nispeten kolaydır. Simülasyon, ılımlı bir lazer dizisinin bile (aşağıdaki şekilde 272 kilovat) 1 gramlık bir test kütlesini doğru navigasyon yoluyla yıldızlararası uzaya hızlandırabileceğini gösteriyor.
Ancak bazı inanılmaz sebepler var: Bilim adamları imkansız değil ama bu zor bir mühendislik görevidir. Üstesinden nasıl geleceğimizi bilmediğimiz bazı önemli engeller şunlardır:
- Böyle uzun mesafeli bir lazer nasıl başarılı bir şekilde kalibre edilir. Örneğin, Apollo astronotları tarafından Ay'a yerleştirilen ayna, 1017 fotondan 1'ini etkili bir şekilde yansıtıyor ve hedefe geri döndürüyor.
- Hızlandırılmış bir nesne nasıl kullanışlı hale gelir? Şu anda, herhangi bir kütle ivmesinin algılanabilir Su'su o kadar küçüktür ki, ne kadar enerji olursa olsun tespit edilebilecek herhangi bir yararlı bilgiyi iletemez.
- Planlanan 1 gram uzay aracı sondası gibi düşük kütleli, ince nesneler lazerlerin gücüne dayanabilir mi? Ya da yansıtıcılıkları yüksek (ancak mükemmel olmasa) bile, hiçbir şey olmayacaklar. İşe yaramaz mı?
- Bu şekilde hızlanan bir nesne hedefine ulaştığında, kontrol edilemez veya yavaşlatılamaz.
- Yelken gibi bir nesnenin, özellikle çok ince bir nesnenin hafif bir kuvvet eğimi altında bir şekilde sabit kalması gerekir, aksi takdirde dönmeye başlar ve daha fazla hızlanamaz.
- Son olarak, herhangi bir önemli kütleyi hızlandırmak için gereken lazer dizisinin boyutu inanılmaz derecede büyük ve pahalı olacaktır.
Lazer yelken konsepti, büyük bir hıza eşdeğer küçük bir kütle ile çok küçük olmaya uygun olabilir, ancak gerekli gigawatt güç aralığını elde etmek için kapsamlı bir model, yaklaşık 100 kilometre karelik bir alanda bir lazer dizisi veya Washington gibi bir şey gerektirir. SAR aynı boyuttadır. Bunun gibi tam ölçekli bir dizi, yaklaşık 10 cm çapında ve yaklaşık 1 gram ila yaklaşık% 0.3 ışık hızına sahip ultra ince bir bilgisayar çipini yaklaşık 10 dakikada itebilir. (Bazı insanların umduğu gibi, alanı bir metrekareye çıkararak, o zaman ışık hızının yaklaşık% 26'sına ulaşabilirsin!) 100 kg'lık bir yük (Opportunity Mars gezgininin yaklaşık yarısı kadar kütle) itebilir. Daha büyük bir yelkenle, aynı hızda ve hatta 10.000 kilogram yük - belki de insanları güneş sisteminin dışındaki yolculuklara göndermek için yeterli - saniyede 1.000 kilometre hıza ulaşır, bu da Apollo astronotlarının aydaki hızının yaklaşık 100 katıdır. Zamanlar.
Bu proje derinlemesine araştırma olarak adlandırılır, konumlandırma enerjisi, sondayı yıldızlararası hıza çıkarmak için kullanılır, Philip Lubin'in teknik incelemesini buradan okuyabilirsiniz. Bu elbette heyecan verici bir fikir ve çalışmaya değer bir olasılık. Ancak çantalarınızı en yakın yıldız için hazırlamayın, çünkü bu tür bir sistemi uygulama ve genişletmedeki zorluklar, özellikle lazer yelkeni üzerinde yansıtırken lazerin gücü, yönlendirmesi ve pratikliği. Gerçekten mümkünse, gerekli olabilir. On yıllar, hatta yüzlerce yıl bekleyin.
Hiç şüphe yok ki, bu yatırım yapmaya ve denemeye değer. Lazer itiş gücü, uzay uçuşunun geleceği ve sonunda bizi gezegene götürecek teknoloji olabilir. Ancak bu uzay uçuşunun statükosu değildir ve aşılması gereken engeller çok büyüktür. Bu yolu kesinlikle denemeliyiz, ama kesinlikle smaç yapmamalıyız. Evren bizi çağırıyor ve oraya nasıl ulaştığımıza dair bizim için cazibeyle dolu bir reform görebiliriz. Bununla birlikte, hedeflerimize ulaşmak için bugün sahip olduğumuz teknolojiye ve karşılaştığımız zorluklara bakmak da çok önemlidir. Lazer itiş gücü insanlık için en iyi seçim olabilir, çünkü bugün bildiğimiz teknoloji zaten var, ancak bizi yıldızlara göndermenin daha çok yolu var.
Referans
1. Wikipedia Ansiklopedisi
2. Astronomik terimler
çeviri: Vv
yazar: Ethan Siegel
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden basım için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
