Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре произвели первые испытания прототипа научно-фантастического лазерного «оружия». В состав системы DE-STAR (Directed Energy System for Targeting of Asteroids and exploRation) входит матрица достаточно мощных лазеров, лучи которых могут отклонить траекторию потенциально опасных для Земли астероидов. Но у такой системы есть и вторая область применения – в фотонных двигателях будущего, при помощи которых можно будет осуществлять путешествия в межзвездном и межгалактическом пространстве.

Прототип системы DE-STAR, созданный Филипом Лубиным (Philip Lubin), физиком из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, и Гари Б. Хьюзом (Gary B. Hughes), профессором из Калифорнийского политехнического университета (California Polytechnic State University), хоть и представляет собой лабораторную установку, но его возможностей вполне достаточно для получения доказательств работоспособности данной технологии.

Группа студентов, возглавляемая вышеупомянутыми учеными, провела ряд экспериментов, в которых с некоторой долей достоверности моделировались космические условия.

В качестве мишени был взят кусок базальта, материала, из которого состоит большинство астероидов. На поверхность этого камня был сфокусирован луч лазера, который нагрел материал до расплавленного состояния и заставил испариться некоторую часть уже расплавленного материала.

Такой метод немного уменьшает массу объекта и производит подобие реактивного двигателя, который использует в качестве топлива материал самого астероида.

«Почти все астероиды вращаются, разница только в скорости и точке, относительно которой они это делают» – рассказывает Филип Лубин, – «Для того, чтобы взорвать его или отклонить его орбиту, требуется остановить вращение астероида или хотя бы замедлить его до приемлемой скорости».

Рис. 1.

Силы тяги, которую вырабатывает такой псевдореактивный двигатель, оказалось достаточно для того, чтобы затормозить вращающийся с достаточно большой скоростью камень и заставить его начать вращаться в обратном направлении.

Вполне вероятно, что подобный метод может сработать не только для отражения опасных астероидов. Его также можно будет использовать для остановки вращения и захвата астероида, который будет отбуксирован к Земле и оставлен на стабильной окололунной орбите для дальнейших исследований в рамках миссии НАСА Asteroid Redirect Mission.

Как уже говорилось выше, система DE-STAR имеет еще одну область применения в качестве фотонного двигателя, не требующего для своей работы топлива и способного, в теории, разогнать космический корабль до релятивистских скоростей.

Именно в этом направлении сосредоточены исследования в рамках программы DEEP-IN (Directed EnErgy Propulsion for Interstellar exploratioN). Пока еще количества фотонов, излучаемых матрицей лазеров, недостаточно для обеспечения тяги, способной разогнать не то, что большой космический корабль, но и его игрушечную копию.

Тем не менее, ученым удалось разработать технологию, позволяющую повторно использовать излученные лазерами фотоны света. А ключом этой технологии является устройство, получившее название повторитель фотонных циклов, который заманивает фотоны в специальную оптическую ловушку и направляет их назад на отражатель, установленный в области фотонного двигателя.

«Мы имеем нечто вроде второго зеркала на некотором удалении. Фотоны света, подобно шарикам от пинг-понга, постоянно отражаются от одного к другому зеркалу и назад» – рассказывает Филип Лубин, – «За счет некоторых уловок мы получаем умножение сил, которые толкают космический корабль, заставляя его двигаться все быстрей и быстрей».

Рис. 2.

В настоящее время технология повторения фотонных циклов позволила увеличить силу фотонной тяги в пять раз.

«Дальнейшие усовершенствования системы позволят нам увеличить фотонную тягу еще во много раз» – пишут исследователи, – «И хотя все это работает в полном соответствии с теорией, нашими расчетами и прогнозами, реальную систему фотонной тяги создать еще принципиально невозможно, это дело станет реальностью в достаточно отдаленном будущем».