Laserem poháněné rakety
Dva ruští fyzikové, Jurij Rezunkov a Alexander Schmidt, zveřejnili v časopise Applied Optics metodu, kterou lze na dálku pomocí laseru čili díky zpracování jeho zářivé energie urychlovat letící raketu.
V současnosti jsou rychlosti a také nosnosti raket omezeny energetickým potenciálem, obsaženým v palivu, které si s sebou nese raketa na palubě. Tento potenciál je úměrný množství paliva v jejích nádržích či zásobnících. Proto v současné době palivo představuje až 80% hmotnosti rakety, což je omezujícím faktorem, který snižuje její nosnost. Pokud by ovšem bylo možné dodat raketě jistou část energie na dálku, bez nutnosti nést její primární zdroj na palubě, projevilo by se to pozitivně na vzrůstu efektivity letu. Pracovní látka by pak mohla tvořit pouze 10% hmotnosti rakety.
Právě zpracování energie laseru “na palubě” letící rakety je ovšem kamenem úrazu. Jedním z perspektivních způsobů je metoda tzv. laserová ablace. Ta spočívá v následujícím postupu: pulsní laser na dálku intenzivně ohřívá určitou plochu na povrchu rakety a tato tepelná energie se následně mění díky intenzivnímu a řízenému odpařování pracovní látky v reaktivní sílu. Pracovní látka se postupně uvolňuje uvnitř raketového motoru, díky intenzivnímu ohřevu se mění v oblak plazmy čili ionizovaného plynu a jeho usměrněná expanze ven z trysky vytváří potřebný tah motoru.
Konkrétní realizace laserem na dálku dodaného tahu ovšem bývá komplikována tím, že dotyčný laserový ohřev často vytváří turbulentní proudění a nestabilní rázové vlny v oblaku plazmy uvnitř trysky, což vede k pohlcování velké části výsledného tahu motoru. Vše se navíc odehrává za nadzvukových podmínek - raketa letí ve vyšších vrstvách atmosféry nadzvukovou rychlostí a také rychlost ionizovaného plynu uvnitř trysky je nadzvuková, což klade na vlastnosti příslušného technologického řešení značné nároky. Ruští fyzikové však navrhli způsob, kterým lze proudění materiálu, který se uvolnil díky laserové ablaci, usměrnit tak, že ionizovaný plyn proudí ven z motoru jen v tenké vrstvě podél vnitřních stran trysky. Tímto způsobem lze zaručit, že převod energie laseru do energie expandující látky, přeměněné v plazma, bude plynulý a bude probíhat bez velkých ztrát. Rychlost plazmatu v trysce a jím vyvíjený tah pak budou dostatečně velké.
Podle Rezunkova bude možné tímto způsobem vynášet jak malé družice na oběžnou dráhu, tak urychlovat nadzvuková letadla na rychlosti mach 10 i vyšší. Příslušné pozemní lasery ovšem budou muset zvládat přenášet velký výkon na vzdálenost několik stovek kilometrů, což samo o sobě přináší další problémy.
Zdroje: Phys.Org, GizMag, Motherboard VICE, Applied Optics, Optical Society
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Vždycky jsem si přál ocitnout se v románu Julese Verna. Teď se mi to splnilo.
Václav Žmolík, moderátor
Tajuplný ostrov
Lincolnův ostrov nikdo nikdy na mapě nenašel, a přece ho znají lidé na celém světě. Už déle než sto třicet let na něm prožívají dobrodružství s pěticí trosečníků, kteří na něm našli útočiště, a hlavně nejedno tajemství.
