45 nap alatt a Marsra, lézeres meghajtás segítségével

Egy kanadai kutatócsoport elméleti terveiről számolt be az Acta Astronautica űrhajózási szakfolyóirat, amelyben egy infravörös lézer segítségével a Marsra küldendő űrjármű tervét ismertették. 2018-ban a NASA tett közzé felhívást egy olyan marsutazás tervére, amelyben 1000 kilós tömeget nem több mint 45 nap alatt juttatnának el a vörös bolygóra. A kanadai szakemberek érdekes koncepcióval álltak elő.

Lézer segítségével többféle módon lehet meghajtani egy járművet, a legismertebb talán az, hogy a lézer fotonjainak nyomása révén fényvitorlást üzemeltetnek – ez alkalmas lenne gyors csillagközi küldetésekhez is; rövidebb utakra azonban praktikusabb a lézer-termális üzemmódú meghajtás (LTP) – a marsutazáshoz most ezt vették számításba a kutatók.

A járműhöz a Földön egy 10 méter átmérőjű, infravörös lézerekből álló tömb szükséges, amely 100 megawatt teljesítménnyel képes üzemelni – ez a jelenleg is fejlesztés alatt álló fotonikus lézertechnológia segítségével valósulhat meg. E lézer segítségével egy, a Föld-Hold közti térrészben lévő űrjárművet hajtanának meg, a lézer 50 ezer kilométer távolságig képes ellátni ezt a feladatot.

Ehhez az űrjármű hátulsó részén helyt kapna egy hidrogéntartály, amelyet a lézer távolról felmelegítene, majd a hő miatt kitáguló gáz kiáramlása hajtaná magát az űreszközt. (A 100 MW teljesítményhez kb. 80 ezer USA-beli háztartás energiaigényének megfelelő áramra lenne szükség.)  A lézernyaláb elsőnek az űrjárművön elhelyezett, parabola alakú visszaverő felületre jutna (a nyitóképen ez a vörös, kerek dolog), amelyről a hidrogéntartályra, ahol 10-40 ezer Kelvin-fok hőmérsékletűre melegítené a tárolt gázt. A felforrósított hidrogén azután egy hagyományos felépítésű fúvókán távozna az üzemtérből, s ezzel hajtaná a járművet. A földi lézerrel gyakorlatilag két adagban kapna lendületet a jármű, a megfelelő pillanatban a hasznos terhet útjára bocsátaná, s ezután pedig alig 8 óra alatt már a Holdnál is messzebb kerülne, és ballisztikus pályán közelítené meg a Marsot. Maga a jármű Föld körüli pályán marad, újra felhasználható, csak ismételten meg kell tölteni hidrogénnel a tartályát, illetve újabb, útnak indítandó hasznos terhet kell hozzá csatlakoztatni.

Az utazás legnagyobb kihívását az jelenti, hogy a már a Marsig eljuttatott hasznos terhet miként is állítsák akár Mars körüli pályára, vagy juttassák akár a Mars felszínére, ugyanis még a Marshoz elérkezve is 16 kilométer per másodperc sebességgel fog száguldani. Mivel a hasznos teher nem a fékezéshez használandó üzemanyagot jelenti, hanem valóban hasznos terhet, ezért csak az elég kritikus légköri fékezéssel lehetne lelassítani az eszközt. Az út ezen része tehát még számos kihívást tartogat. Amennyiben ez megoldódik, egy működő marsi kolónia, a gyors utazással teljesen hétköznapivá válhat. A technológia maga azonban hosszabb távú repülésekhez is ideális lehetne.