Cum pot laserele să ajute navele spațiale să atingă o viteză apropiată de cea a luminii

Călătoriile în spațiu au fost mereu una din marile dileme ale comunității oamenilor de știință. După ce mai multe tehnologii de propulsie au fost luate în considerare, cea mai recentă dintre acestea tinde să ofere rezultate realiste în vederea propulsării unei nave cu o viteză aproapiată de cea a luminii.

Cea mai comună metodă de propulsie în spațiu, cea care se bazează pe arderea de combustibil pentru a putea ridica un obiect în orbita Pământului, nu s-a schimbat din anii ’50 încoace, iar principiile sale de bază au rămas de fapt aceleași încă din Cel de-al Doilea Război Mondial încoace. Asemenea rachetelor germane V-1 și V-2 concepute de Wernher von Braun, rachetele spațiale moderne folosesc forța de propulsie în mare parte pentru a ridica însuși combustibilul pentru motor (90% din greutatea unei rachete) și prea puțin pentru a transporta obiectele vitale ce sunt atașate pe marginea masivelor rezervoare.

În spațiu chestiunea este diferită, dar rezultatele sunt aceleași. Viteza propulsiei în spațiu se bazează pe principiul masei reactive și e dată de forța cu care jetul de combustibil iese prin ”pâlnia” propulsoare. Cu cât jetul respectiv este mai puternic, cu atât nava se manevrează mai rapid. Problema este că și acest combustibil trebuie transportat, de asemenea, în spațiu.

Celebrul folkist Marius Bațu a murit la 65 de ani. Artistul a suferit un infarct înaintea unui concert

Ce schimbări aduce aderarea deplină la Schengen pentru români și economia țării

Pentru a rezolva această problemă, comunitatea științifică a oferit o suită de soluții care să elimine problema transportului de combustibil în momentele cheie ale călătoriei în cosmos. Prima dintre acestea au fost faimoasele ”pânze” solare care funcționează pe principiul presiunii radiației solare (fotonii emanați de lumina soarelui lovesc ”pânzele” solare prin reflecție) pentru a propulsa navele spațiale pentru durate lungi de timp, acestea accelerând treptat la viteze enorme. Deși pare o idee eficientă, o soluție net superioară este înlocuirea luminii soarelui cu lumina unui laser uriaș plasat pe Pământ, dar preferabil în orbita planetei noastre.

Pentru că laserele pot focaliza cu o precizie extraordinară un singur obiect, acestea ar putea iradia ”pânzele” solare ale unei nave cu o forță de 100.000 de ori mai mare decât fotonii trimiși de Soare.

Conform cercetătorilor de la UCSB, tehnologia pentru a putea construi așa ceva este deja disponibilă, dar nu va lua forma unui singur laser imens, ci se va baza pe o rețea de platforme ce vor orbita în jurul Pământului. Fiecare platformă va menține constant o rază laser aplicată pe ”pânza” navei în timp ce celelalte intră în ”spatele” planetei noastre. Cercetătorii au observat rezultatele avute de cei de la Lockheed Martin în dezvoltarea de lasere extrem de puternice pentru armata americană și consideră că acestea ar putea propulsa cu ușurință un nanosatelit CubeSat către Marte în abia 8 ore (!).

Folosind două modele de ”pânze” solare, una mai mică (DE-STAR 1) și alta mult mai mare (DE-STAR 4) cercetătorii cred că acestea ar putea funcționa perfect cu lasere oferite de către cei de la Lockheed. DE-STAR 1 ar putea fi propulsat cu ajutorul celui mai avansat laser fabricat de concernul de armament, ce poate emana o rază laser de 120 kW. ”Pânza” având o diagonala de 10 metri ar putea fi propulsată de laserul celor de la Lockheed până când ar putea ajunge la 20% din viteza luminii. Pentru transportarea obiectelor de mari, UCSB propune pânza DE-STAR 4, ce poate atinge un diametru uriaș de 100 kilometri pătrați și ar urma să fie propulsată de un laser masiv de 70 GW (momentan, cel mai puternic laser din lume se află în Texas și are o intensitate de 1.1 petawatti). Aceasta ar putea transporta obiecte de aproximativ 10 tone până pe Marte, într-o călătorie ce ar dura abia o lună, comparat cu cele opt sau zece luni oferite de sistemele de propulsie valabile în acest moment.

Echipa de cercetători consideră că acest sistem aplicat unor nanosateliți cu o masă extrem de mică, echipați cu o ”pânză” de sub un metru diametru și fiind propulsați cu ajutorul masivului laser de 70 GW, ar putea ajunge până în galaxia Alpha Centauri în abia 15 ani și nu 40, așa cum i-a luat până acum celei mai îndepărtate sonde spațiale, Voyager 1, să ajungă abia până în spațiul interstelar.

Studiile celor de la UCSB sunt cu adevărat revoluționare, iar tehnologia este într-adevăr accesibilă. În acest context, tot ce au nevoie oamenii de știință este doar de puțină atenție din partea autorităților și, evident, mai puține războaie.