Un premier modèle d'un lightcraft propulsé par laser Photo avec l'aimable autorisation de l'Institut polytechnique Rensselaer Il y a plus de 20 ans, les États-Unis ont commencé à développer un système de défense antimissile qui a reçu le surnom de « Star Wars ». Ce système a été conçu pour suivre et utiliser des lasers pour abattre des missiles lancés par des pays étrangers. Bien que ce système ait été conçu pour la guerre, les chercheurs ont trouvé de nombreuses autres utilisations pour ces lasers de haute puissance. En réalité, les lasers pourraient un jour être utilisés pour propulser des engins spatiaux en orbite et vers d'autres planètes.
Pour atteindre l'espace, nous utilisons actuellement la navette spatiale, qui doit transporter des tonnes de carburant et avoir deux énormes propulseurs de fusée attachés à lui pour décoller du sol. Les lasers permettraient aux ingénieurs de développer des engins spatiaux plus légers qui n'auraient pas besoin d'une source d'énergie embarquée. Les lightcraft véhicule lui-même agirait comme le moteur, et la lumière - l'une des sources d'énergie les plus abondantes de l'univers - serait le carburant.
Un lightcraft en action. La lumière vive que vous voyez est l'air qui brûle sous le bord de l'engin. Photo avec l'aimable autorisation de Rensselaer L'idée de base derrière la propulsion légère est l'utilisation de lasers au sol pour chauffer l'air au point qu'il explose, propulser le vaisseau spatial vers l'avant. Si ça marche, la propulsion légère sera des milliers de fois plus légère et plus efficace que les moteurs-fusées chimiques, et produira zéro pollution. Dans cette édition de Comment les choses FONCTIONNERONT , nous allons jeter un œil à deux versions de ce système de propulsion avancé - l'une peut nous emmener de la Terre à la Lune en seulement cinq heures et demie, et l'autre pourrait nous faire visiter le système solaire sur des « autoroutes de la lumière ».
Comme le laser pulse, il surchauffe l'air jusqu'à ce qu'il brûle. Chaque fois que l'air brûle, il crée un éclair de lumière, comme on le voit sur cette photo d'un vol d'essai. Photo avec l'aimable autorisation de Rensselaer Les fusées propulsées par la lumière sonnent comme quelque chose de la science-fiction - des engins spatiaux qui se déplacent sur un faisceau laser dans l'espace, nécessitent peu ou pas d'ergols à bord et ne créent aucune pollution. Cela semble assez tiré par les cheveux, étant donné que nous n'avons pas été en mesure de développer quoi que ce soit de proche de cela pour les voyages terrestres ou aériens conventionnels sur Terre. Mais même si cela peut encore être dans 15 à 30 ans, les principes du lightcraft ont déjà été testés avec succès à plusieurs reprises. Une société appelée Lightcraft Technologies continue d'affiner les recherches qui ont commencé à l'Institut polytechnique Rensselaer de Troie, NEW YORK.
L'idée de base pour le lightcraft est simple - l'engin en forme de gland utilise des miroirs pour recevoir et focaliser le faisceau laser entrant pour chauffer l'air, qui explose pour propulser l'engin. Voici un aperçu des composants de base de ce système de propulsion révolutionnaire :
Avant le décollage, un jet d'air comprimé est utilisé pour faire tourner l'engin léger à environ 10, 000 tours par minute (RPM). La vrille est nécessaire pour stabiliser l'engin gyroscopiquement. Pensez au football :un quart-arrière applique une rotation lorsqu'il passe un ballon de football pour lancer une passe plus précise. Lorsque le spin est appliqué à ce métier extrêmement léger, il permet à l'engin de couper l'air avec plus de stabilité. Cliquez ici pour voir une vidéo du lightcraft en action. (La version gratuite de Windows Media Player 6.4 ou supérieure est nécessaire pour visionner la vidéo.).
Une fois que le lightcraft tourne à une vitesse optimale, le laser est allumé, faire exploser le lightcraft dans les airs. Le laser de 10 kilowatts émet 25 à 28 fois par seconde. En pulsant, le laser continue de pousser l'engin vers le haut. Le faisceau lumineux est focalisé par le miroir parabolique au bas du lightcraft, qui chauffe l'air entre 18, 000 et 54, 000 degrés Fahrenheit (9, 982 et 29, 982 degrés Celsius) -- c'est plusieurs fois plus chaud que la surface du soleil. Lorsque vous chauffez l'air à ces températures élevées, il est converti en un état de plasma - ce plasma explose ensuite pour propulser l'engin vers le haut.
Technologies Lightcraft, Inc., avec le parrainage de FINDS - les vols précédents ont été financés par la NASA et l'US Air Force - a testé plusieurs fois un petit prototype d'engin léger au Gamme de missiles White Sands au Nouveau-Mexique. En octobre 2000, le lightcraft miniature, qui a un diamètre de 4,8 pouces (12,2 cm) et ne pèse que 1,76 onces (50 grammes), atteint une altitude de 233 pieds (71 mètres). Quelque part en 2001, Lightcraft Technologies espère envoyer le prototype de lightcraft jusqu'à une altitude d'environ 500 pieds. Un laser de 1 mégawatt sera nécessaire pour placer un satellite d'un kilogramme en orbite terrestre basse. Bien que le modèle soit fait d'aluminium de qualité aéronautique, le final, lightcraft pleine grandeur sera probablement construit à partir de carbure de silicium .
Ce lightcraft laser pourrait également utiliser des miroirs, situé dans l'engin, pour projeter une partie de l'énergie rayonnée devant le navire. La chaleur du faisceau laser créerait une pointe d'air qui détournerait une partie de l'air au-delà du navire, diminuant ainsi la traînée et réduisant la quantité de chaleur absorbée par l'engin léger.
Les engins légers à micro-ondes s'appuieront sur des centrales électriques en orbite. Photo avec l'aimable autorisation de la NASA Un autre système de propulsion envisagé pour une autre classe d'engins légers implique l'utilisation de micro-ondes. L'énergie micro-ondes est moins chère que l'énergie laser, et plus facile à mettre à l'échelle vers des puissances plus élevées, mais il faudrait un navire qui a un plus grand diamètre. Les engins légers conçus pour cette propulsion ressembleraient davantage à des soucoupes volantes (nous entrons maintenant vraiment dans le domaine de la science-fiction). Cette technologie prendra plus d'années à se développer que le lightcraft propulsé par laser, mais cela pourrait nous emmener vers les planètes extérieures. Les développeurs envisagent également des milliers de ces lightcraft, alimenté par une flotte de centrales en orbite, qui remplacera les voyages aériens conventionnels.
Un lightcraft alimenté par micro-ondes utilisera également une source d'alimentation qui n'est pas intégrée dans le navire. Avec le système de propulsion à laser, la source d'alimentation est au sol. Le système de propulsion à micro-ondes fera basculer cela. Le vaisseau spatial propulsé par micro-ondes dépendra de la puissance émise depuis l'orbite, centrales solaires. Au lieu d'être propulsé loin de sa source d'énergie, la source d'énergie attirera le lightcraft.
Avant que ce lightcraft à micro-ondes puisse voler, les scientifiques devront mettre en orbite une centrale solaire d'un diamètre de 1 kilomètre (0,62 miles). Leik Myrabo , qui dirige la recherche lightcraft, estime qu'une telle centrale pourrait générer jusqu'à 20 gigawatts d'électricité. En orbite à 310 miles (500 km) au-dessus de la Terre, cette centrale émettrait de l'énergie micro-ondes jusqu'à 66 pieds (20 mètres), lightcraft en forme de disque qui serait capable de transporter 12 personnes. Des millions de minuscules antennes couvrant le sommet de l'engin convertiraient les micro-ondes en électricité. En seulement deux orbites, la centrale serait en mesure de collecter 1, 800 gigajoules d'énergie et envoient 4,3 gigawatts de puissance à l'engin léger pour le trajet en orbite.
L'engin léger à micro-ondes serait équipé de deux puissants aimants et de trois types de moteurs de propulsion. Cellules solaires, couvrant le dessus du navire, serait utilisé par le lightcraft au lancement pour produire de l'électricité. L'électricité ioniserait alors l'air et propulserait l'engin pour ramasser des passagers. Une fois lancé, le lightcraft à micro-ondes a utilisé son réflecteur interne pour chauffer l'air autour de lui et traverser le mur du son.
Une fois en haute altitude, il s'inclinerait latéralement pour les vitesses hypersoniques. La moitié de la puissance des micro-ondes pourrait alors être réfléchie devant le navire pour chauffer l'air et créer un pic d'air, permettant au vaisseau de traverser l'air jusqu'à 25 fois la vitesse du son et de voler en orbite. La vitesse maximale de l'engin culmine à environ 50 fois la vitesse du son. L'autre moitié de la puissance micro-ondes est convertie en électricité par les antennes de réception de l'engin, et utilisé pour alimenter ses deux moteurs électromagnétiques. Ces moteurs accélèrent alors le sillage, ou l'air circulant autour de l'engin. En accélérant le courant de glissement, l'engin est capable d'annuler tout bang sonique, ce qui rend le lightcraft complètement silencieux à des vitesses supersoniques.
