Знак Вопроса 1998 № 03

Тем не менее американский изобретатель Франклин Жид и его коллеги полагают, что с экспериментов с моделью «Светолета», сделанной из алюминиевой фольги, начинается новый этап в освоении космического пространства. Отраженные от зеркальной поверхности параболического зеркала лучи фокусировались в одной точке, где излучение достигало такой мощности, что воспламеняло воздух, преобразуя его в высокотемпературную плазму. Происходил как бы минивзрыв, который подбрасывал летательный аппарат вверх. Поначалу, как уже говорилось, на 1,5–2 м, потом — на 15 м…

Руководители программы Лейк Мирабо и Франклин Жид полагают, что к концу нынешнего 1998 года лазер «подбросит» летательный аппарат нового типа на высоту 1 км, а еще через несколько лет «Светолет» поднимется и на 100 км.

Впрочем, изобретатели понимают, что на пути в открытый космос им предстоит решить на практике еще одну важную проблему. Обогнав в 5 раз скорость звука и поднявшись на высоту более 30 км, «Светолет» попадет в разреженные слои стратосферы и тяга двигателя резко снизится — ведь превращать в плазму будет уже практически нечего.

Чтобы компенсировать недостачу рабочего тела, Мирабо предлагает впрыскивать в фокус зеркала жидкий водород или азот, который будет находиться на борту корабля в специальном баке. Так что, как видите, хоть какое-то топливо «Светолету» все же понадобится.

Кроме того, изобретатель надеется облегчить взлет корабля с помощью эффекта «воздушного гвоздя». Идея тут заложена настолько любопытная, что о ней стоит поговорить особо…

СТРОИМ «ЛЕТАЮЩУЮ ТАРЕЛКУ»? Еще в 60-е годы, работая на кафедре инженерной механики Ресселаровского политехнического института (г. Троя, штат Нью-Йорк), Лейк Мирабо придумал способ, как резко уменьшить аэродинамическое сопротивление взлетающих космических кораблей. Впрочем, сам профессор не скрывает, что зарождению и развитию проекта в немалой степени способствуют его контакты как с американскими, так и с российскими коллегами, в частности с Юрием Райзером.

Основной узел такого космического корабля — двигатель с комбинированным циклом. Он фактически занимает весь объем «летающей тарелки», на которую весьма похож этот перспективный летательный аппарат. При этом внешнее сопло двигателя в кормовой части послужит и тепловым экраном при возвращении аппарата в плотные слои атмосферы.

При запуске и разгоне до скорости звука (М1) двигатель работает в роторном режиме с детонационной волной. При этом луч от наземного лазера воспринимается 12 зеркалами, окружающими центральную часть аппарата. Они фокусируют отраженные лучи на оптическую систему, которая направляет их в горловину сопла. Здесь образуется плазменный ствол с давлением около 630 кг/см²; он и создаст детонационную волну, обеспечивающую тягу.

По мере ускорения аппарата большие порции ненагретого воздуха поступают в двигатель с трансзвуковой скоростью. Он при этом переходит в режим импульсной реактивной тяги, обеспечивающей достижение скорости 5–6 М.

С достижением скорости выше 6 М двигатель переходит на прямоточный режим работы, при котором дополнительную энергию сверхзвуковому воздушному потоку даст планарный нагреватель, получающий, в свою очередь, энергию от лазерного луча. В результате скорость аппарата повышается до 11 М.

На этом рубеже двигатель начинает работать в магнитодинамическом режиме. Электромагнитное поле обеспечивает ускорение частично ионизированной плазмы в воздухе, нагреваемом скачком уплотнения, образующимся впереди двигателя. В итоге этот конус несколько отодвигается, заостряется и вместо вреда начинает приносить пользу, резко уменьшая аэродинамическое сопротивление самого аппарата. Образуется «воздушный гвоздь», который, по мнению Мирабо, позволит «проткнуть» атмосферу со значительно меньшими потерями на трение.

Такой режим обеспечивает по расчетам разгон космического аппарата до скорости 25 М. Далее, на высотах более 60 км тяга МГД-генераторов постепенно уменьшается, зато увеличивается доля тяги, создаваемой благодаря истечению водорода. На высоте 80 км магнитное поле в генераторах вообще выключается, и они начинают работать как ракетные двигатели с той лишь разницей, что питаются они лазерной энергией. Аппарат выходит на круговую орбиту вокруг планеты.

Проводимые в настоящий момент исследования находятся на этапе подготовки к созданию в последующие 5–6 лет демонстрационного образца для проведения испытаний, при которых в качестве источника энергии предполагается использовать наземную лазерную установку. Вывод малых полезных нагрузок такой двигатель сможет обеспечить, работая сначала в режиме инициируемой лазером взрывной волны в воздушном потоке, а с набором скорости до 5 М — в режиме лазерного ракетного двигателя.

Мирабо надеется вскоре построить демонстрационный образец нового двигателя диаметром 1,4 м и массой около 120 кг. В нем будут использованы модифицированные компоненты существующих жидкостных ракетных двигателей, а также перспективные композиционные материалы и сегменты зеркал от высокоэнергетичных лазеров.