В планах по освоению космоса будущего содержатся амбициозные проекты, включающие быстрые пилотируемые миссии на Луну и Марс, а также роботизированные экспедиции на отдаленные участки Солнечной системы и, возможно, даже к ближайшим звездам.

Для достижения этих амбициозных целей необходимы совершенно новые типы двигательных систем, способных обеспечить высокую тягу и устойчивое ускорение. В новом исследовании, опубликованном в журнале Aerospace Research Central, предложены инновационные двигательные установки с направленной энергией для исследования Солнечной системы и даже ближайших звезд.

Идею лазерно-теплового двигателя впервые предложили ученые более двух лет назад. Они выдвинули гипотезу, что с использованием такой технологии возможно достигнуть Марса всего за 45 дней, вместо обычных 6-9 месяцев. Ученые также утверждали, что данная технология может значительно ускорить достижение ближайших звезд.

Вначале ученые предложили использовать наземный лазер диаметром 10 м и мощностью 100 МВт. Этот лазер мог бы направлять энергию на космический аппарат, находящийся на расстоянии Луны от Земли. Этот лазер способен создавать высокую тягу и высокий удельный импульс путем нагрева водородного топлива до температуры почти 10000 градусов Цельсия.

Концепция нового двигателя аналогична работе ядерно-теплового двигателя, над которым ведут исследования ученые из NASA. В этом двигателе ядерный реактор создает тепло, которое приводит к расширению водородного или дейтериевого топлива, выходящего через сопла и обеспечивающего тягу.

В данном случае лазеры фокусируются в камере нагрева водорода, после чего нагретый водород выводится через сопло для создания удельного импульса продолжительностью до 3 тысячи секунд.

После почти двух лет ученые решили экспериментально проверить свою идею. Они использовали лазерную установку мощностью 3 кВт, чтобы оценить, как их энергия взаимодействует с топливом. В итоге они разработали устройство, содержащее от 5 до 20 бар аргона.

Ученые считают, что если эта технология докажет свою эффективность, то на ее основе можно будет создать работающую двигательную установку. Она позволит доставлять астронавтов на Марс за считанные недели.