แสง กว่า 20 ปีที่แล้ว สหรัฐอเมริกาเริ่มพัฒนาระบบป้องกันขีปนาวุธจนได้รับสมญานามว่าสตาร์ วอร์ส ระบบนี้ออกแบบมาเพื่อติดตามและใช้เลเซอร์เพื่อยิงขีปนาวุธที่เปิดตัวโดยต่างประเทศ ในขณะที่ระบบนี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับสงครามนักวิจัยได้พบการใช้งานอื่นๆอีกมากมายสำหรับเลเซอร์กำลังสูงเหล่านี้ ในความเป็นจริง วันหนึ่งเลเซอร์อาจถูกนำมาใช้เพื่อขับเคลื่อนยานอวกาศเข้าสู่วงโคจรและไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น
ในการเข้าถึงอวกาศปัจจุบันเราใช้กระสวยอวกาศซึ่งต้องบรรทุกเชื้อเพลิงจำนวนมากและมีจรวดขนาดใหญ่ 2 เครื่องรัดไว้เพื่อยกขึ้นจากพื้น เลเซอร์จะช่วยให้วิศวกรพัฒนายานอวกาศที่เบาขึ้นซึ่งไม่ต้องการแหล่งพลังงานบนยาน ตัว ยาน ขนาดเบาเองจะทำหน้าที่เป็นเครื่องยนต์ และ แสง ซึ่งเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานที่มีมากที่สุดของเอกภพ จะเป็นเชื้อเพลิง
แนวคิดพื้นฐานเบื้องหลังการขับเคลื่อนด้วยแสงคือการใช้เลเซอร์บนพื้นเพื่อให้ความร้อนแก่อากาศจนถึงจุดที่มันระเบิด ขับเคลื่อนยานอวกาศไปข้างหน้า หากได้ผล การขับเคลื่อนด้วยแสงจะเบากว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์จรวดเคมีหลายพันเท่า และจะก่อให้เกิดมลพิษเป็นศูนย์ เราจะมาดูระบบขับเคลื่อนขั้นสูงนี้ 2 เวอร์ชัน เวอร์ชันหนึ่งอาจพาเราจากโลกไปยังดวงจันทร์ในเวลาเพียง 5 ชั่วโมงครึ่ง ไลท์คราฟ ที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์
จรวดขับเคลื่อนด้วยแสงฟังดูคล้ายกับนิยายวิทยาศาสตร์ ยานอวกาศที่แล่นบนลำแสงเลเซอร์สู่อวกาศ ต้องใช้จรวดเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย และไม่สร้างมลพิษ ฟังดูค่อนข้างไกลตัว เมื่อพิจารณาว่าเราไม่สามารถพัฒนาสิ่งใดที่ใกล้เคียงกับสิ่งนั้นสำหรับการเดินทางภาคพื้นดินหรือทางอากาศบนโลกแบบเดิมได้ แม้ว่ามันอาจจะยังอยู่ห่างออกไป 15 ถึง 30 ปี แต่หลักการเบื้องหลังยานเบาก็ผ่านการทดสอบมาแล้วหลายครั้ง
บริษัทที่ชื่อว่าไลท์คราฟ เทคโนโลยียังคงปรับแต่งงานวิจัยที่เริ่มขึ้นที่สถาบันโพลิเทคนิคเรนส์ซเลียร์ในเมืองทรอย รัฐนิวยอร์ก แนวคิดพื้นฐานสำหรับยานแสงนั้นเรียบง่าย ยานรูปลูกโอ๊กใช้กระจกเพื่อรับและโฟกัสลำแสงเลเซอร์ที่เข้ามาเพื่อทำให้อากาศร้อน ซึ่งจะระเบิดเพื่อขับเคลื่อนยาน นี่คือส่วนประกอบพื้นฐานของระบบขับเคลื่อนที่ปฏิวัติวงการนี้ เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ ไลท์คราฟ เทคโนโลยี ใช้ระบบทดสอบช่องโหว่ด้วยเลเซอร์แบบพัลซิ่ง
ซึ่งเป็นลูกหลานของโครงการป้องกันสตาร์ วอร์ส เลเซอร์พัลซิ่งขนาด 10 กิโลวัตต์ที่ใช้สำหรับยานทดลองเบานั้นเป็นหนึ่งในเลเซอร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลก กระจกพาราโบลา ด้านล่างของยานอวกาศเป็นกระจกที่โฟกัสลำแสงเลเซอร์เข้าไปในอากาศของเครื่องยนต์หรือตัวขับเคลื่อนบนยาน เครื่องส่งสัญญาณรองที่ใช้ภาคพื้นดิน กระจกคล้ายกล้องโทรทรรศน์ใช้ในการส่งลำแสงเลเซอร์ไปยังยานลำแสง
ห้องดูดซับ อากาศที่ไหลเข้าจะถูกส่งตรงไปยังห้องนี้ซึ่งถูกให้ความร้อนด้วยลำแสง ขยายและขับเคลื่อนยานลำแสง ไฮโดรเจนบนเครื่องบิน จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนจำนวนเล็กน้อยสำหรับจรวดขับดันเมื่อชั้นบรรยากาศเบาบางเกินไปที่จะให้อากาศเพียงพอ ก่อนเครื่องจะยกขึ้น จะใช้ไอพ่นของอากาศอัดเพื่อหมุนยานเบาให้มีความเร็วประมาณ 10,000 รอบต่อนาที จำเป็นต้องมีการหมุนเพื่อทำให้ยานมีเสถียรภาพ
ลองนึกถึงฟุตบอล กองหลังใช้การหมุนเมื่อส่งลูกฟุตบอลเพื่อให้จ่ายบอลได้แม่นยำขึ้น เมื่อใช้สปินกับยานที่มีน้ำหนักเบามากนี้ ยานจะตัดผ่านอากาศได้อย่างมั่นคงยิ่งขึ้น เมื่อยานเบาหมุนด้วยความเร็วที่เหมาะสม เลเซอร์จะเปิดขึ้น ระเบิดยานเบาขึ้นไปในอากาศ เลเซอร์ 10 กิโลวัตต์พัลส์ในอัตรา 25-28 ครั้งต่อวินาที ด้วยการเต้นเป็นจังหวะ เลเซอร์จะดันยานขึ้นไปเรื่อยๆลำแสงถูกโฟกัสโดยกระจกพาราโบลาที่ด้านล่างของยาน
ซึ่งจะทำให้อากาศร้อนขึ้นระหว่าง 18,000 ถึง 54,000 องศาฟาเรนไฮต์ ซึ่งร้อนกว่าพื้นผิวดวงอาทิตย์หลายเท่า เมื่อคุณให้ความร้อนกับอากาศที่มีอุณหภูมิสูง มันจะถูกเปลี่ยนสถานะเป็นพลาสมา จากนั้นพลาสมานี้จะระเบิดเพื่อขับเคลื่อนยานให้สูงขึ้น ไลท์คราฟเทคโนโลยี ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากการค้นพ้นเที่ยวบินก่อนหน้านี้ได้รับทุนสนับสนุนจากนาซาและกองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้ทดสอบยานต้นแบบขนาดเล็กหลายครั้งที่พิสัยขีปนาวุธไวท์แซนด์ในนิวเม็กซิโก
ซึ่งในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2543 เรือขนาดจิ๋วซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4.8 นิ้ว และหนักเพียง 1.76 ออนซ์ ขึ้นไปได้สูงถึง 233 ฟุต ในช่วงปี 2544 ไลท์คราฟ เทคโนโลยี หวังที่จะส่งต้นแบบ ไลท์คราฟ ขึ้นไปที่ระดับความสูงประมาณ 500 ฟุต จำเป็นต้องใช้เลเซอร์ขนาด 1 เมกะวัตต์เพื่อวางดาวเทียมขนาด 1 กิโลกรัมในวงโคจรระดับต่ำ แม้ว่าโมเดลจะทำจากอะลูมิเนียมเกรดที่ใช้ กับเครื่องบิน แต่เครื่องบินขนาดเต็มขั้นสุดท้ายน่าจะสร้างจากซิลิคอนคาร์ไบด์
ยานลำแสงเลเซอร์นี้ยังสามารถใช้กระจกซึ่งอยู่ในยานเพื่อฉายลำแสงพลังงานบางส่วนไปข้างหน้ายาน ความร้อนจากลำแสงเลเซอร์จะสร้างหนามอากาศที่จะเบี่ยงเบนอากาศบางส่วนที่ผ่านตัวเรือ ซึ่งจะช่วยลดการลากและลดปริมาณความร้อนที่ดูดซับโดยยานเบา ไลท์คราฟ ที่ขับเคลื่อนด้วยไมโครเวฟ ระบบขับเคลื่อนอีกระบบหนึ่งที่กำลังพิจารณาสำหรับยานเบาประเภทต่างๆนั้น เกี่ยวข้องกับการใช้ไมโครเวฟ
พลังงานไมโครเวฟมีราคาถูกกว่าพลังงานเลเซอร์ และปรับขนาดให้มีกำลังสูงขึ้นได้ง่ายกว่า แต่ต้องใช้เรือที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า ไลท์คราฟ ที่ได้รับการออกแบบสำหรับการขับเคลื่อนนี้จะดูเหมือนจานบินมากขึ้น ตอนนี้เรากำลังมุ่งหน้าสู่อาณาจักรแห่งนิยายวิทยาศาสตร์จริงๆ เทคโนโลยีนี้จะใช้เวลาหลายปีในการพัฒนามากกว่ายานลำแสงที่ขับเคลื่อนด้วยแสงเลเซอร์ แต่มันอาจพาเราไปถึงดาวเคราะห์ชั้นนอกได้
นักพัฒนายังจินตนาการถึงยานขนาดเบาหลายพันลำเหล่านี้ ซึ่งขับเคลื่อนโดยกองเรือของสถานีไฟฟ้าที่โคจรรอบ ซึ่งจะเข้ามาแทนที่การเดินทางด้วยสายการบินทั่วไป เรือเบาที่ขับเคลื่อนด้วยไมโครเวฟจะใช้แหล่งพลังงานที่ไม่ได้รวมอยู่ในตัวเรือด้วย ด้วยระบบขับเคลื่อนที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ แหล่งพลังงานเป็นแบบภาคพื้นดิน ระบบขับเคลื่อนไมโครเวฟจะพลิกกลับ ยานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยคลื่นไมโครเวฟ
โดยจะอาศัยพลังงานที่ส่งลงมาจากสถานีพลังงานแสงอาทิตย์ที่โคจรรอบโลก แทนที่จะถูกขับออกจากแหล่งพลังงาน โดยที่แหล่งพลังงานจะดึงยานลำแสงเข้ามา ก่อนที่ยานแสงไมโครเวฟลำนี้จะบินได้ นักวิทยาศาสตร์จะต้องส่งสถานีพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 กิโลเมตร เข้าสู่วงโคจร ลีค ไมราโบซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยยานขนาดเบา เชื่อว่าโรงไฟฟ้าดังกล่าวสามารถผลิตพลังงานได้มากถึง 20 กิกะวัตต์ โรงไฟฟ้าแห่งนี้โคจรรอบโลก 310 ไมล์
ซึ่งจะปล่อยพลังงานไมโครเวฟลงไปยังยานรูปร่างคล้ายจานขนาด 66 ฟุต ที่สามารถบรรทุกคนได้ 12 คน เสาอากาศขนาดเล็กนับล้านที่ปกคลุมด้านบนของยานจะเปลี่ยนไมโครเวฟเป็นไฟฟ้า ในวงโคจรเพียง 2 รอบ โรงไฟฟ้าจะสามารถรวบรวมพลังงานได้ 1,800 กิกะจูล และปล่อยพลังงาน 4.3 กิกะวัตต์ไปยังยานเบาเพื่อขึ้นสู่วงโคจร เรือแสงไมโครเวฟจะติดตั้งแม่เหล็กทรงพลังสองตัวและเครื่องยนต์ขับเคลื่อน 3 ประเภท
เซลล์สุริยะซึ่งปิดด้านบนของเรือจะถูกใช้โดยไลท์คราฟ เมื่อเปิดตัวเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า จากนั้นไฟฟ้าจะทำให้อากาศแตกตัวเป็นไอออนและขับเคลื่อนยานเพื่อรับผู้โดยสาร เมื่อเปิดตัวแล้ว เรือแสงไมโครเวฟจะใช้ตัวสะท้อนแสงภายในเพื่อให้ความร้อนแก่อากาศรอบๆและดันผ่านกำแพงเสียง เมื่ออยู่ในระดับความสูง มันจะเอียงไปด้านข้างเพื่อความเร็วเหนือเสียง จากนั้นพลังงานไมโครเวฟครึ่งหนึ่งจะสะท้อนไปที่ด้านหน้าของยาน
เพื่อให้ความร้อนแก่อากาศและสร้างคลื่นลม ทำให้ยานสามารถตัดผ่านอากาศด้วยความเร็วสูงสุด 25 เท่าของเสียงและบินเข้าสู่วงโคจร ความเร็วสูงสุดของยานสูงสุดประมาณ 50 เท่าของความเร็วเสียง อีกครึ่งหนึ่งของพลังงานไมโครเวฟจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้าโดยเสาอากาศรับสัญญาณของยาน และใช้เพื่อกระตุ้นเครื่องยนต์แม่เหล็กไฟฟ้าสองตัว จากนั้นเครื่องยนต์เหล่านี้จะเร่งกระแสสลิปหรืออากาศที่ไหลเวียนรอบยาน การเร่งสลิปสตรีมทำให้ยานสามารถยกเลิกโซนิคบูมได้ ซึ่งทำให้ยานเบาเงียบสนิทด้วยความเร็วเหนือเสียง
บทความที่น่าสนใจ : นอสตราดามุส การตีความหมายผลงานของนอสตราดามุสอย่างละเอียด