Um dos primeiros modelos de nave de luz movida a laser Foto cedida pelo Rensselaer Polytechnic Institute Mais de 20 anos atrás, os Estados Unidos começaram a desenvolver um sistema de defesa antimísseis que recebeu o apelido de "Guerra nas Estrelas". Este sistema foi projetado para rastrear e usar lasers para derrubar mísseis lançados por países estrangeiros. Embora este sistema tenha sido projetado para a guerra, os pesquisadores descobriram muitos outros usos para esses lasers de alta potência. Na verdade, lasers poderiam um dia ser usados para impulsionar espaçonaves em órbita e para outros planetas.
Para chegar ao espaço, atualmente usamos o ônibus espacial, que tem que transportar toneladas de combustível e tem dois amplificadores de foguetes enormes amarrados a ele para decolar. Os lasers permitiriam aos engenheiros desenvolver espaçonaves mais leves que não precisariam de uma fonte de energia a bordo. o nave de luz o próprio veículo atuaria como o motor, e a luz - uma das fontes de energia mais abundantes do universo - seria o combustível.
Uma nave de luz em ação. A luz brilhante que você vê é a combustão do ar sob a borda da nave. Foto cedida por Rensselaer A ideia básica por trás da propulsão leve é o uso de lasers terrestres para aquecer o ar a ponto de explodir, impulsionando a espaçonave para a frente. Se isso funcionar, a propulsão leve será milhares de vezes mais leve e mais eficiente do que os motores de foguetes químicos, e produzirá poluição zero. Nesta edição de Como as coisas irão funcionar , vamos dar uma olhada em duas versões deste sistema de propulsão avançado - uma pode nos levar da Terra à lua em apenas cinco horas e meia, e a outra poderia nos levar a um passeio pelo sistema solar em "estradas de luz".
Conforme o laser pulsa, superaquece o ar até entrar em combustão. Cada vez que o ar entra em combustão, cria um flash de luz, como pode ser visto nesta foto de um voo de teste. Foto cedida por Rensselaer Foguetes de propulsão de luz soam como algo saído da ficção científica - espaçonaves que viajam em um feixe de laser para o espaço, requerem pouco ou nenhum propelente a bordo e não geram poluição. Parece muito rebuscado, considerando que não fomos capazes de desenvolver nada perto disso para viagens terrestres ou aéreas convencionais na Terra. Mas, embora ainda possa demorar 15 a 30 anos, os princípios por trás da nave de luz já foram testados com sucesso várias vezes. Uma empresa chamada Lightcraft Technologies continua a refinar a pesquisa que começou no Rensselaer Polytechnic Institute em Troy, NOVA IORQUE.
A ideia básica para a nave de luz é simples - a nave em forma de bolota usa espelhos para receber e focar o feixe de laser que entra para aquecer o ar, que explode para impulsionar a nave. Aqui está uma olhada nos componentes básicos deste sistema de propulsão revolucionário:
Antes da decolagem, um jato de ar comprimido é usado para girar a nave de luz para cerca de 10, 000 rotações por minuto (RPMs). O giro é necessário para estabilizar a nave giroscopicamente. Pense no futebol:um zagueiro aplica um giro ao passar uma bola de futebol para fazer um passe mais preciso. Quando a rotação é aplicada a esta embarcação extremamente leve, permite que a nave corte o ar com mais estabilidade. Clique aqui para ver um vídeo da nave em ação. (O Windows Media Player versão 6.4 ou superior gratuito é necessário para visualizar o vídeo.).
Uma vez que a nave de luz está girando em uma velocidade ideal, o laser está ligado, explodindo a nave de luz no ar. O laser de 10 quilowatts pulsa a uma taxa de 25 a 28 vezes por segundo. Ao pulsar, o laser continua a empurrar a nave para cima. O feixe de luz é focado pelo espelho parabólico na parte inferior da nave de luz, que aquece o ar entre 18, 000 e 54, 000 graus Fahrenheit (9, 982 e 29, 982 graus Celsius) - que é várias vezes mais quente do que a superfície do sol. Quando você aquece o ar a essas altas temperaturas, ele é convertido em um estado de plasma - esse plasma então explode para impulsionar a nave para cima.
Lightcraft Technologies, Inc., com o patrocínio da FINDS - os voos anteriores foram financiados pela NASA e pela Força Aérea dos EUA - testou um pequeno protótipo de aeronave várias vezes no White Sands Missile Range no Novo México. Em outubro de 2000, a nave de luz em miniatura, que tem um diâmetro de 4,8 polegadas (12,2 cm) e pesa apenas 1,76 onças (50 gramas), atingiu uma altitude de 233 pés (71 metros). Em algum momento de 2001, A Lightcraft Technologies espera enviar o protótipo da nave a uma altitude de cerca de 500 pés. Um laser de 1 megawatt será necessário para colocar um satélite de um quilograma em órbita terrestre baixa. Embora o modelo seja feito de alumínio para aeronaves, o final, Lightcraft de tamanho real provavelmente será construído a partir de carboneto de silício .
Este lightcraft a laser também pode usar espelhos, localizado na embarcação, para projetar parte da energia irradiada à frente da nave. O calor do feixe de laser criaria um pico de ar que desviaria parte do ar para além da nave, diminuindo assim o arrasto e reduzindo a quantidade de calor absorvida pela nave de luz.
A nave de luz movida a micro-ondas dependerá de estações de energia em órbita. Foto cedida pela NASA Outro sistema de propulsão sendo considerado para uma classe diferente de veículos leves envolve o uso de microondas. A energia de microondas é mais barata do que a energia do laser, e mais fácil de escalar para poderes superiores, mas exigiria um navio de diâmetro maior. As naves de luz sendo projetadas para essa propulsão se pareceriam mais com discos voadores (agora estamos realmente entrando no reino da ficção científica). Essa tecnologia levará mais anos para ser desenvolvida do que a nave de luz movida a laser, mas pode nos levar aos planetas exteriores. Os desenvolvedores também imaginam milhares desses veículos leves, alimentado por uma frota de usinas orbitais, que substituirá as viagens aéreas convencionais.
Uma nave de luz movida a micro-ondas também utilizará uma fonte de energia que não está integrada à nave. Com o sistema de propulsão movido a laser, a fonte de alimentação é aterrada. O sistema de propulsão de micro-ondas inverterá isso. A espaçonave propelida por micro-ondas dependerá da energia transmitida da órbita, centrais solares. Em vez de ser impelido para longe de sua fonte de energia, a fonte de energia atrairá a nave de luz.
Antes que esta nave de microondas possa voar, os cientistas terão que colocar em órbita uma estação de energia solar com um diâmetro de 1 quilômetro (0,62 milhas). Leik Myrabo , quem lidera a pesquisa de lightcraft, acredita que tal usina poderia gerar até 20 gigawatts de potência. Orbitando 310 milhas (500 km) acima da Terra, esta estação de energia irradiaria energia de micro-ondas para uma unidade de 20 metros, nave de luz em forma de disco que seria capaz de transportar 12 pessoas. Milhões de minúsculas antenas cobrindo o topo da nave converteriam as microondas em eletricidade. Em apenas duas órbitas, a estação de energia seria capaz de coletar 1, 800 gigajoules de energia e irradie 4,3 gigawatts de potência para a nave de luz para a viagem até a órbita.
A nave de microondas seria equipada com dois ímãs poderosos e três tipos de motores de propulsão. Células solares, cobrindo o topo do navio, seria usado pela nave no lançamento para produzir eletricidade. A eletricidade então ionizaria o ar e impulsionaria a nave para pegar passageiros. Depois de lançado, a nave de luz de microondas usou seu refletor interno para aquecer o ar ao seu redor e empurrar a barreira do som.
Uma vez em uma altitude elevada, ele se inclinaria para o lado em velocidades hipersônicas. Metade da potência do micro-ondas poderia então ser refletida na frente do navio para aquecer o ar e criar um pico de ar, permitindo que a nave corte o ar em até 25 vezes a velocidade do som e entre em órbita. A velocidade máxima da nave atinge o pico em cerca de 50 vezes a velocidade do som. A outra metade da energia do microondas é convertida em eletricidade pelas antenas receptoras da nave, e usado para energizar seus dois motores eletromagnéticos. Esses motores, então, aceleram o fluxo de deslizamento, ou o ar fluindo ao redor da nave. Ao acelerar o fluxo de deslizamento, a nave é capaz de cancelar qualquer estrondo sônico, o que torna a nave totalmente silenciosa em velocidades supersônicas.
