Лазерный ракетный двигатель ЛРД

[ronatu]

http://www.kbkha.ru/?p=8&cat=11&prod=62

Это что ли? Какое оно имеет отношение к выведению?

Вот это: http://www.kbkha.ru/?p=8&cat=12&prod=63

А, это? Я думал выведение лучом. То, что им не дают денег, это не заговор антикосмитов, а банальное неумение эти деньги выбивать.

Это и есть движок(сопло) для выведения лучом.

Назначение
Для обеспечения тяги летательному аппарату, приводимому в движение плазменной вспышкой, инициированной лазером.
С 2002 года КБХА в кооперации с Исследовательским Центром им. М.В. Келдыша и НИИНИ оптико-электронных приборов занимается исследованием проблемы создания ракетного лазерного двигателя ЛРД, который существенно экономичнее традиционных двигателей на химическом топливе. Изготовлена и испытана модель такого двигателя.

[ronatu]

[саша]

Рабочее тело?

[Kotov]

Рабочее тело?

Очень может быть, что - полиформальдегид.

[Дмитрий Виницкий]

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=3737&start=75&postdays=0&postorder=asc&highlight=&sid=01834a15e7a385a088989ea8fd6a9dfa

[ronatu]

Laser-Pumped Flying Saucers: How You'll Get to Orbit
http://www.space.com/common/media/video/player.php?videoRef=SP_090729_LightCraft

[pkl]

Оооо! Супер! А какая игрушка - прямо настоящий корабль инопланетян!

У этой технологии есть будущее!

А ничего не известно - ему дадут более мощный лазер?

[RadioactiveRainbow]

УИ сказочный, спору нет... только вот:
а) только внешний подвод энергии
б) на видео представлен атмосферный (!) двигатель (или все таки движитель?). В космосе надо с собой раб тело тащить.

[zyxman]

УИ сказочный, спору нет... только вот:
а) только внешний подвод энергии

Это на самом деле огромный плюс - не нужно энергию в каком-то виде тащить с собой, а скажем на поверхности Земли или Луны можно поставить почти сколько угодно тяжелую излучающую дуру.

б) на видео представлен атмосферный (!) двигатель (или все таки движитель?). В космосе надо с собой раб тело тащить.

Я видео завтра посмотрю - на этом компе у меня флешевые видео не показывает, вообще достаточно мощный лазер может испарять что угодно - хоть металл.
Видел кстати сайт одной из подобных разработок (весьма вероятно что это она и есть) - там реально был атмосферный прямоточник с подводом энергии лазером.

[zyxman]

У этой технологии есть будущее!

А ничего не известно - ему дадут более мощный лазер?

Будущее то есть, но настоящего нет - оччень уж дорогие сейчас мощные лазеры
Разве только ежели таки родим самореплицирующиеся машины и они нам эти лазеры прямо на Луне прямо из подручных материалов построят.

[Agent]

Дак лазер там только потому что проще для модели. Ну и имеется в наличии со времен СОИ.
Реально СВЧ хотят использовать. То есть легко масштабируется в сколь угодно мощный излучатель

[RadioactiveRainbow]

Это на самом деле огромный плюс - не нужно энергию в каком-то виде тащить с собой, а скажем на поверхности Земли или Луны можно поставить почти сколько угодно тяжелую излучающую дуру.

Ну что вы такое говорите?
Внешний подвод энергии от стационарного излучателя означает что:
а) двигатель можно использовать не далее определенного расстояния от излучателя
б) вектор тяги двигателя не может существенно отклоняться от вектора, соединяющего излучатель с кораблем

То есть мы уже на ровном месте получили ограничения на дальность применения двигателя и на ориентацию корабля в каждой точке пространства.


Такая система хороша для одномерной транспортной системы. По космолифту, например, гонять платформу вверх..
И это я не говорю даже о проблемах создания излучателя требуемой мощности, закрываю глаза на экологический вопрос и т.п.

Нет-нет, для перспективные транспортных систем - никакого подвода энергии со стационарной установки.

[zyxman]

а) двигатель можно использовать не далее определенного расстояния от излучателя

Жизнь вообще сложная штука.. В смысле предложите что-то лучшее и я вас безусловно поддержу чем могу.

б) вектор тяги двигателя не может существенно отклоняться от вектора, соединяющего излучатель с кораблем

Это только в данной конкретной реализации этого двигателя так.

То есть мы уже на ровном месте получили ограничения на дальность применения двигателя и на ориентацию корабля в каждой точке пространства.

Только на дальность!

Нет-нет, для перспективные транспортных систем - никакого подвода энергии со стационарной установки.

"Бойтесь догм!" (с)

Вы лучше посчитайте сколько решается проблем от того что у вас на корабле не будет топлива для движения (которое по-определению опасно, тк в нем должна быть как-то заключена огромная энергия), а остается только рабочее тело и какая-то система преобразования энергии.
Причем система "лазер на Луне" позволяет вообще обойтись только "солнечным" парусом.

[pkl]

Именно что! Это, может быть, единственный способ радикально уменьшить габариты и массу носителей при существенном росте доли ПН в стартовой массе ракеты. Единственный способ полететь в космос на компактном аппарате. Так что овчинка выделки стоит. Естественно, за всё надо платить. И за миниатюрность кораблика мы платим мега- и гигаваттными излучателями на Земле/в космосе. Но ведь эти излучатели - часть космодромной инфраструктуры и могут использоваться многократно!

Правда, лично мне кажется, что вариант Л. Мирабо - тупиковый. Используя атмосферу в качестве рабочего тела, много не навыводишь. Да и перегрузки будут большими. Наконец, Радуга правильно заметил про взаимную ориентацию аппарата. Можно, конечно, стартовать с наклонной рампы. Или, всё же, пофантазировать насчёт следящего приёмника излучения?

[zyxman]

Или, всё же, пофантазировать насчёт следящего приёмника излучения?

Тоже вариант, но может быть проще/надежнее фантазировать насчет РД с прозрачными стенками нагревной камеры (может вообще без стенок - магнитное удержание или еще как?), чтобы не обязательно было светить прямо в сопло.

[zyxman]

Именно что! Это, может быть, единственный способ радикально уменьшить габариты и массу носителей при существенном росте доли ПН в стартовой массе ракеты. Единственный способ полететь в космос на компактном аппарате.

Хм, может вы и правы - если сделать прямоточник с внешним подводом энергии, может получиться интересно и для стартов с Земли, но я думаю о совсем другом применении и вы его знаете

Так что овчинка выделки стоит. Естественно, за всё надо платить. И за миниатюрность кораблика мы платим мега- и гигаваттными излучателями на Земле/в космосе. Но ведь эти излучатели - часть космодромной инфраструктуры и могут использоваться многократно!

Тут абсолютно согласен.

Правда, лично мне кажется, что вариант Л. Мирабо - тупиковый. Используя атмосферу в качестве рабочего тела, много не навыводишь.

Вы внимательно читали про АКС? - Почитайте еще раз, откуда получается их эффективность.

Да и перегрузки будут большими.

А это почему?

[ronatu]

Forward's Light-Sail Propulsion System

The light-sail system consists of three functional parts: a powerful laser, a large focusing lens, and a giant space-sail. The idea behind the solar sail is that the laser provides a small force on the sail when the sail reflects the light. This small force provides the acceleration of the spaceship. With the ship's primary source of energy coming from the outside, it would not be limited to traveling distances that it had enough fuel for.

The light used in the system was an array of a thousand laser generators, which were focused through lenses and aimed at the sail. The lasers provided up to 1500 terawatts of power. Two different lenses were used to magnify the laser beams. The acceleration lens was 100 km in diameter and was able to accelerate the ship at 0.01g; the deceleration lens was 300 km in diameter and was able to decelerate the ship at 0.1g. Although these accelerations are relatively small, over time they result in enormous speeds.

To catch the energy, Forward used a 1000-km-diameter, circular aluminum sail. The sail resembled a flattened doughnut with the doughnut hole visible but still intact. That is, the 300-km center sail could be separated from the outer as needed. When traveling to Rocheworld, the entire sail was used. When the ship needed to decelerate, the smaller sail was separated from the larger outer sail. The large sail focused the light onto the smaller sail, which "applied the brakes", so to speak.

Using the Light-Sail Propulsion system, the spaceship Prometheus continued to accelerate for 20 years, traveling 2 light years' distance toward Barnard's Star before going into coast mode and traveling an additional 20 years' time at a constant speed of .2 c, covering the remaining 4 light years (ca. 23 trillion miles; 38 trillion km). The crew used a drug called "No-Die" which slowed their aging process, and arrived only a decade physically older than when they left.

[ronatu]

Laser propulsion is a form of Beam-powered propulsion where the energy source is a remote (usually ground-based) laser system and separate from the reaction mass. This form of propulsion differs from a conventional chemical rocket where both energy and reaction mass come from the solid or liquid propellants carried on board the vehicle.

The concept of laser propelled vehicles was first introduced by Arthur Kantrowitz in 1972.

Laser propulsion systems may transfer momentum to a spacecraft in two different ways.

The first way is that photon radiation pressure drives the momentum transfer, the principle behind the propulsion of solar sails and laser sails.

A second way of driving momentum transfer to a spacecraft, used in the devices described below, which is more commonly proposed is using the laser to help expel mass from the spacecraft as in a conventional rocket.

The second class of propulsion systems are fundamentally limited in their final spacecraft velocities by the rocket equation.

[ronatu]

Ablative laser propulsion
Ablative Laser Propulsion (ALP) is a form of beam-powered propulsion in which an external pulsed laser is used to burn off a plasma plume from a solid metal propellant, thus producing thrust. The measured specific impulse of small ALP setups is very high at about 5000 s (49 kN·s/kg), and unlike the lightcraft developed by Leik Myrabo which uses air as the propellant, ALP can be used in space.

Material is directly removed from a solid or liquid surface at high velocities by laser ablation by a pulsed laser. Depending on the laser flux and pulse duration, the material can be simply heated and evaporated, or converted to plasma. Ablative propulsion will work in air or vacuum. Specific impulse values from 200 seconds to several thousand seconds are possible by choosing the propellant and laser pulse characteristics. Variations of ablative propulsion include double-pulse propulsion in which one laser pulse ablates material and a second laser pulse further heats the ablated gas, laser micropropulsion in which a small laser onboard a spacecraft ablates very small amounts of propellant for attitude control or maneuvering, and space debris removal, in which the laser ablates material from debris particles in low Earth orbit, changing their orbits and causing them to reenter.

ALP is being developed by Professor Andrew Pakhomov at the University of Alabama in Huntsville of the UAH Laser Propulsion Group.


Pulsed plasma propulsion
A high energy pulse focused in a gas or on a solid surface surrounded by gas produces breakdown of the gas (usually air). This causes an expanding shock wave which absorbs laser energy at the shock front (a laser sustained detonation wave or LSD wave); expansion of the hot plasma behind the shock front during and after the pulse transmits momentum to the craft. Pulsed plasma propulsion using air as the working fluid is the simplest form of air-breathing laser propulsion. The record-breaking Lightcraft, developed by Leik Myrabo of RPI (Rensselaer Polytechnic Institute) and Frank Mead, works on this principle.


CW plasma propulsion
A continuous laser beam focused in a flowing stream of gas creates a stable laser sustained plasma which heats the gas; the hot gas is then expanded through a conventional nozzle to produce thrust. Because the plasma does not touch the walls of the engine, very high gas temperatures are possible, as in gas core nuclear thermal propulsion. However, to achieve high specific impulse, the propellant must have low molecular weight; hydrogen is usually assumed for actual use, at specific impulses around 1000 seconds. CW plasma propulsion has the disadvantage that the laser beam must be precisely focused into the absorption chamber, either through a window or by using a specially-shaped nozzle. CW plasma thruster experiments were performed in the 1970s and 1980's, primarily by Dr. Dennis Keefer of [[UTS


Heat Exchanger (HX) Thruster
The laser beam heats a solid heat exchanger, which in turn heats an inert liquid propellant, converting it to hot gas which is exhausted through a conventional nozzle. This is similar in principle to nuclear thermal and solar thermal propulsion. Using a large flat heat exchanger allows the laser beam to shine directly on the heat exchanger without focusing optics on the vehicle. The HX thruster has the advantage of working equally well with any laser wavelength and both CW and pulsed lasers, and of having an efficiency approaching 100%. The HX thruster is limited by the heat exchanger material and by radiative losses to relatively low gas temperatures, typically 1000 - 2000 C, but with hydrogen propellant, that provides sufficient specific impulse (600 - 800 seconds) to allow single stage vehicles to reach low Earth orbit. The HX laser thruster concept was developed by Jordin Kare in 1991; a similar microwave thermal propulsion concept was developed independently by Kevin Parkin at Caltech in 2001.


Laser electric propulsion
A general class of propulsion techniques in which the laser beam power is converted to electricity, which then powers some type of electric propulsion thruster. Usually, laser electric propulsion is considered as a competitor to solar electric or nuclear electric propulsion for low-thrust propulsion in space. However, Leik Myrabo has proposed high-thrust laser electric propulsion, using magnetohydrodynamics to convert laser energy to electricity and to electrically accelerate air around a vehicle for thrust.

[Имxотеп]

Внешний подвод энергии от стационарного излучателя означает что:
а) двигатель можно использовать не далее определенного расстояния от излучателя
б) вектор тяги двигателя не может существенно отклоняться от вектора, соединяющего излучатель с кораблем.

Все это безусловно верно, но ЛРД в отличие от обычных ракет имеет большой УИ. Настолько большой, что существенная неоптимальность траектории выведения мало сказывается на массе выводимой ПН. Если даже его суммарная ХС на ЛЕО будет не 9 км/с, как у обычных РН, а скажем 10 или 12, то при УИ 30-50 км/с масса полезного груза уменьшится всего на 10-15%. Его можно вообще вертикально вверх пускать и он достигнет орбиты.
Основная проблема в безумных мощностях излучателей и честно говоря на горизонте не видно ни одной схемы, пусть даже гибридной, где разумные массы (тонны) закидывались бы технически обозримой и реализуемой установкой.