Lightcraft - Lightcraft

Lightcraft blir drevet frem av laser

Den Lightcraft er en plass- eller luft- kjøretøy drevet av bjelke-drevet fremdrift , energikilden drive fartøyet anordnet eksternt. Det ble konseptualisert av luftfartsingeniørprofessor Leik Myrabo ved Rensselaer Polytechnic Institute i 1976, som utviklet konseptet videre med fungerende prototyper, finansiert på 1980 -tallet av Strategic Defense Initiative -organisasjonen, og tiåret etter av Advanced Concept Division i US Air Force. AFRL , NASA 's MFSC og Lawrence Livermore National Laboratory .

Når en Lightcraft er i atmosfæren, brukes luft som drivstoff (reaksjonsmasse). I verdensrommet ville det være nødvendig å skaffe drivmaterialet fra tanker ombord eller fra et ablativt fast stoff. Ved å la kjøretøyets strømkilde ligge på bakken og ved å bruke omgivende atmosfære som reaksjonsmasse for mye av stigningen, kan et Lightcraft potensielt være i stand til å levere en veldig stor prosentandel av lanseringsmassen til bane som en SSTO , en umulig oppgave for kjemiske raketter . Som sådan, er en Lightcraft forskjellig fra et solseil , fordi den er avhengig av utvidelsen av reaksjonsmassen for å akselerere stedet for å bli akselerert ved et lett trykk alene. I atmosfæren er Lightcraft-fremdriften bare avhengig av den eksterne laserkraften, så fremdriftskraften er ikke begrenset til den som genereres av vanlige maskiner ombord (dvs. raketter ).

Typer

Laserdrevet fremdrift

Profilvisning av en laser Lightcraft type 200

De første modellene i liten skala brukte laserfremdrift, som er en teknikk som fremdeles er i et tidlig utviklingsstadium. Lightcraft prototyper er laget av massivt aluminium maskinert aksesymmetrisk . Nesen er formet som en avstumpet kjegle for aerodynamisk formål. Felgen har et ringformet luftinntak . Akterenden er en trakt polert som et konkavt speil med en spiss hale i midten som strekker seg tilbake ut av kroppen, og fungerer som en parabol reflektor .

En bakkebasert laser sikter en høy effektpuls til speilet. Strålen reflekteres og fokuserer på å varme luften ved en ekstremt høy temperatur opp til 30.000 grader, og transformere den i et plasma som ekspanderer voldsomt og skyver fartøyet fremover. Luft fornyes gjennom innløpet og syklusen gjentas med høy frekvens, og fungerer som en ekstern pulsdetonasjonsmotor som produserer skyvekraft.

I april 1997 demonstrerte tester av Leik Myrabo i samarbeid med den amerikanske hæren ved White Sands Missile Range den grunnleggende gjennomførbarheten for fremdriftsobjekter på denne måten, ved bruk av en 10 kW bakkepulsert karbondioksidlaser (1 kJ per puls, 30 µs puls ved 10 Hz frekvens). Testen lyktes i å nå over hundre fot, noe som kan sammenlignes med Robert Goddards første testflyging av rakettdesignet hans.

I oktober 2000 ble det satt en ny flyrekord med en flyvning som varer 10,5 sekunder og når 71 meter (233 fot) ved hjelp av den samme laseren, men denne gangen gir den et innebygd ablativ drivstoff av plast og roterer kroppen rundt aksen i høyden hastighet (over 10 000  rpm ) for å stabilisere båten med en gyroskopisk effekt .

Mikrobølge-drevet og MHD fremdrift

Mer avanserte konsepter av den Lightcraft erstatte laserpulser med en mikrobølgestråle eller maser som fortsatt kan være landbasert eller alternativt settes i bane rundt jorden , strålene som emitteres fra ovenfor den oppadstigende fartøyet ved hjelp av en serie av plassbaserte solkraft satellitter som lettere kunne holde styr på Lightcraft langs den buede ballistiske banen .

Mikrobølgestrålen detonerer i luften under fartøyet nøyaktig lik den laser-versjonen, men noen energi fra strålen er også avledes og omdannes om bord av høy effekt rectennas til elektrisitet til strøm en ekstern-strømnings airbreathing MHD driv kalt ved Myrabo en MHD-slippstrøm akselerator .

Ettersom en MHD-akselerator bare fungerer med et elektrisk ledende medium, blir noen av de innkommende mikrobølgene også omdirigert i Lightcraft gjennom en serie med gjennomsiktige vinduer og speilseksjoner, for deretter å slippes ut igjen i luften nær elektrodene til MHD-akseleratorene plassert rundt kant. Luften blir ionisert på disse stedene, slik at MHD -interaksjon mellom Lorentz -krefter aktivt kan kontrollere luftstrømmen rundt en diskoide form som ellers (dvs. passivt) har svært dårlige aerodynamiske egenskaper på grunn av at den største overflaten, en flat plate, er vinkelrett på strømmen.

Endelig er en laser eller en del av mikrobølgene også fokusert som en plasmabrenner i en viss avstand over den Lightcraft, som skaper en aerospike som løsner og begrenser baugsjokkbølge i forkant av fartøyet når det utvikler seg ved overlydshastighet , senke varme forflytning til veggene. Avstanden og intensiteten til aerospike er innstilt i henhold til atmosfæretrykket , temperaturgradientene og hastigheten til luftstrømmen for aktivt å forme sjokkbølgen slik at grenselaget kan styres optimalt av de radielle MHD slipstream -akseleratorene.

Lightcraft-konseptet kombinerer dermed magnetohydrodynamisk aktiv strømningskontroll og stråledrevne fremdriftsmekanismer for å muliggjøre hypersonisk flyging , og løser det klassiske problemet med MHD-fremdrift i luften (dvs. mangel på en lyskraftkilde som gir nok energi til å mate slike systemer) ved å outsource strømkilden. Bruk av mikrobølger i stedet for en laser tillater fire kombinerte handlinger: fremdriftsmessig detonasjon, demping av sjokkbølger, ioniseringskontroll og elektrisk mating av MHD -stasjoner.

Status

I 2008 publiserte Office of Scientific and Technical Information fra det amerikanske energidepartementet en artikkel på det offisielle nettstedet der forfatteren William Larson snakker om vellykket gjennomført forskning på dette området.

Etter Leik Myrabos pensjonisttilværelse fra Rensselaer Polytechnic Institute i 2011, forsvant hjemmesiden til hans private selskap Lightcraft Technologies, Inc. (LTI) med en midlertidig melding som forklarte at en "renovering av stedet" pågikk. Den gamle LTI-logoen og den småskala modellen av laser Lightcraft-prototypen på 1990-tallet ble byttet ut for anledningen med en ny logo og et kunstnerbilde som viser en fullskala linseformet mikrobølge-drevet Lightcraft med aktive perifere MHD slipstream-akseleratorer i bane over jorden. Dette plasmastrusterbildet viser på forsiden av Myrabos bok om Lightcraft.

Det forutsatte nye utviklinger, men siden gikk til slutt helt frakoblet og dukket aldri opp igjen siden. På den tiden fortsatte imidlertid laser aerospike og PDE -testing i den hypersoniske vindtunnelen til Laboratory of Hypersonics and Aerothermodynamics ved Institutt for luftfartsvitenskap og teknologi ved det brasilianske luftvåpenet i São José dos Campos .

Se også

Referanser

Eksterne linker