Cél a mikrohullámú rakéta

Sokcsillagos űrszállodák, a könnyed pihenésre vágyóknak holdutazás, a nagyobb kalandokat kedvelők számára Mars-utazás. Akár ilyen választékot is kínálhatnának a XXI. század első felének turistája számára az utazási irodák, ha a világ és a technológia úgy fejlődik, ahogyan azt a hatvanas-hetvenes években sokan gondolták. De nem így történt.

Ennek rengeteg oka van, ám a történelem alakulása, az űrverseny lezárulta mellett magyarázatként egy sokkal prózaibb, technoló giai problémát is említhetünk. Amit ha sikerül megoldanunk, az űrkorszak új hajnalára ébredhetünk.

Ez a probléma pedig maga a hordozórakéta, vagyis a hasznos terhet (műholdat, űrszondát, űrhajót) pályára állító, kémiai rakétahajtóművel felszerelt eszköz. A rakétahajtóműben az égéskor felszabaduló energia szolgáltatja a rakéta tolóerejét. A Föld körüli pálya eléréséhez másodpercenként nyolc kilométeres sebességre kell gyorsítani a műholdat, a pálya elhagyásához pedig el kell érni a 11,2 km/s-ot is. Vagyis nagy tolóerőre, nagy méretű hordozórakétára van szükség. A tolóerő nagy része ráadásul magának a rakéta-hajtóanyagnak a felemelésére fordítódik… A nagy hordozórakéta drága, egy kilogramm pályára állítása átlagosan öt és tízezer dollár közötti áron mozog. Talán így foglalhatnánk össze a mai rakéták legnagyobb hátrányát.

Sok futurisztikus terv született már a mai hordozórakéták kiváltására, ezek között vannak olyanok, melyek megvalósítása kevéssé valószínű (pl. a szén nanocsövekből felépülő, mintegy 36 ezer kilométer magas űrlift ötlete), s vannak, amelyek talán már néhány évtizeden belül megvalósulhatnak. Utóbbiak közé tartozik a Földről az űreszköz testére lőtt elektromágneses energiasugár alkalmazása.

Az elv egyszerű: nagy energiájú lézersugarat bocsátanak az űreszköz egyik oldalára, ami a szilárd hajtóanyagra fókuszálná azt. Így a felhevülő hajtóanyag plazmává alakul, melynek kiáramlása tolná előre az űreszközt. Sőt a pályára állásig lehetséges magának a légkörnek is a hajtóanyagként történő felhasználása, mivel a lézersugár (az űreszközre helyezett fókuszáló tükör megfelelő kialakítása mellett) magát a levegőt is képes több tízezer fokra melegítve plazmává alakítani. Leik Myrabo, a New York Államban található Rensellaer Műszaki Intézet munkatársa, 2000-ben tíz és fél másodperces repülési idővel 72 méteres magasságba juttatta a lézeres meghajtású technológiával működő lightcraft (fényhajó) modellt. Jelenleg ez a fényhajók csúcsmagassága. Az első folyékony hajtóanyagú hordozórakéta mindössze körülbelül 15 méterre emelkedett, ami jóval alacsonyabb a fényhajóénál.

Néhány centiméteres modellel a „lézeres meghajtás” még kivitelezhető, de egy űrhajó méretű testet Föld körüli pályára juttatni szinte megfizethetetlen volna. Így más megoldásokon kezdtek gondolkodni. Ekkor jött a mikrohullám alkalmazásának ötlete. Kevin Parkin, a kaliforniai Carniege Mellon Egyetem kutatója, egy folyékony üzemanyaggal (pl. hidrogénnel) teli tartállyal szerelné föl a feljuttatandó eszközt. A hajtóanyagot a testre a Földről érkező mikrohullám felmelegítené, ezáltal az kitágulna, s egy fúvókán át áramolna ki. Ez a kiáramlás szolgáltatná a tolóerőt. Parkin szerint a mikrohullám a lézernél anyagilag is jobban megéri, a több megawatt teljesítményű mikrohullámok előállítására és kisugárzására pedig már rendelkezésre áll az ún. girotron nevű berendezés is.

A tolóerőt nagyban meghatározza a gáz kiáramlási sebessége. Parkin megoldásának fő előnye éppen az, hogy például míg az űrrepülőgép hajtóműve 4400 m/s-mal, addig a mikrohullámú rakéta 7000 m/s-mal képes kilövellni a gázt.

A mai hordozórakétákat fölváltó eszközök működési elve tehát már rendelkezésre áll, sajnos azonban szinte lehetetlen megjósolni, mikor ültethetik át az elméletet a gyakorlatba. A fejlesztőknek ugyanis még számos kihívással kell megküzde niük. Hogy csak néhányat említsünk: a test mikrohullám-besugárzása a felemelkedés (vagy Föld körüli pályára állás) során folyamatosan szükséges. Csakhogy a test az emelkedés során természetesen elmozdul, a mikrohullámú energiasugárral pedig folyamatosan követni kell az elmozdulást. Ez még megoldható volna, csakhogy a sugarak széttartóak, ezért megfelelő fókuszálás nélkül a test magasságának növekedésével egyre gyengül a meghajtás hatásfoka. S ha ez nem lenne elég, a légköri vízpára némileg elnyeli a sugárzást, ami szintén a hatásfok csökkenésével jár. Parkin szerint a sugarak fókuszálását egy legalább 120 méter átmérőjű parabolaantennával már meg lehetne oldani, s nagyjából néhány méter átmérőjű lenne a rakétatest felületére érkező nyaláb.

Még rengeteg kérdés vár megválaszolásra: milyen legyen az üzemanyag tárolótartálya, a fúvókához vezető csővezetékek kialakítása, milyen felület fogja fel a mikrohullámú sugarakat? Érdemes ezeken elgondolkodni, az előzetes becslések alapján ugyanis akár egy nagyságrenddel olcsóbbá lehetne tenni a pályára állítás költségeit. A „hadrendbe állításhoz” ugyanakkor még rengeteg szimuláció, tervezés és teszt – vagyis akár több évtized és megfelelő támogatás szükséges.

Top cikkek
Érdemes elolvasni
Vélemény
NOL Piactér

Tisztelt Olvasó!

A nol.hu a továbbiakban archívumként működik, a tartalma nem frissül, és az egyes írások nem kommentelhetőek.

Mediaworks Hungary Zrt.