Το αθόρυβο υποβρύχιο εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας του Πανεπιστημίου Μηχανικών του Harbin Engineering με λέιζερ με ταχύτητες συγκρίσιμες με κινητήρες αεριωθουμένων

Πρόσφατα, Κινέζοι επιστήμονες στο Harbin Engineering University (HEDU) ανακοίνωσαν την επιτυχημένη ανάπτυξη ενός συστήματος πρόωσης λέιζερ που υπόσχεται να εγκαινιάσει μια νέα εποχή υποβρυχιακής τεχνολογίας.
Η διασπαστική τεχνολογία καταργεί τους παραδοσιακούς άξονες πρόωσης και τους έλικες και αντ 'αυτού χρησιμοποιεί προηγμένους παλμούς λέιζερ και λεπτές οπτικές ίνες για να δημιουργήσει εκπληκτική ώθηση συγκρίσιμη με τους κινητήρες αεριωθουμένων του εμπορίου.
Οι επιστήμονες λένε ότι η τεχνολογία αναμένεται να παίξει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών σε τομείς όπως η stealth υποβρύχια πρόωση.
Παραδόξως, ολόκληρο το σύστημα λειτουργεί με μόλις 2 μεγαβάτ ισχύος λέιζερ, η οποία είναι πολύ εντός των περιορισμών ισχύος ενός πυρηνικού υποβρυχίου. Τα 2 μεγαβάτ - από μόνα τους - μπορούν να παράγουν έως και 70,000 Newtons ώσης, ελαφρώς μικρότερη από έναν εμπορικό κινητήρα τζετ. Αυτό το άλμα στην αποτελεσματικότητα, που παλαιότερα θεωρούνταν μακρινό όνειρο, έχει πλέον γίνει πραγματικότητα.
Κβαντικό άλμα στην υποβρύχια πρόωση
Επίσημα γνωστή ως "υποβρύχια πρόωση με έκρηξη πλάσματος που προκαλείται από λέιζερ", η ιδέα είναι ευφυής: Ένα λέιζερ παράγει πλάσμα υποβρύχια, το οποίο στη συνέχεια δημιουργεί ένα λεγόμενο "κύμα έκρηξης" για να ωθήσει το υποβρύχιο προς τα εμπρός. προς τα εμπρός.
Οι δυνατότητες είναι τόσο μεγάλες που το υποβρύχιο θα μπορεί να ταξιδέψει πιο βαθιά από το τρέχον όριο ταχύτητας. Ακόμη πιο εκπληκτικό, αυτό το υποβρύχιο που βασίζεται σε λέιζερ είναι εντελώς απαλλαγμένο από μηχανικούς κραδασμούς, οι οποίοι ιστορικά αποτελούσαν θανατηφόρο κίνδυνο για τα υποβρύχια να κρύψουν τα ίχνη τους.
Αν και η έννοια της υποβρύχιας πρόωσης με λέιζερ δεν είναι νέα, ήδη πριν από 20 χρόνια από Ιάπωνες επιστήμονες, αλλά λόγω της αναποτελεσματικότητας της καθοδήγησης πρόωσης, δεν ήταν σε θέση να επιτύχει μια σημαντική ανακάλυψη. Ωστόσο, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τη Σχολή Ηλεκτρομηχανολόγων Μηχανικών στο Harbin Engineering University έχει ξεπεράσει αυτήν την πρόκληση εισάγοντας έναν μοναδικό μηχανισμό που εστιάζει και καθοδηγεί επιτυχώς το πλάσμα που δημιουργείται από λέιζερ με ελεγχόμενο τρόπο.
Η βασική αρχή αυτής της καινοτομίας έγκειται στη χρήση λέιζερ υψηλής ενέργειας που εκπέμπονται από οπτικές ίνες λεπτότερες από τρίχα, μέσω της εξάτμισης του θαλασσινού νερού για την παραγωγή φυσαλίδων γνωστών ως "supercavitation" (supercavitation), που μειώνει σημαντικά την αντίσταση του νερού. Ταυτόχρονα, το λέιζερ δημιουργεί πλάσμα στο νερό και πυροδοτεί ένα κύμα έκρηξης, και η καινοτομία της ομάδας είναι ότι μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτό το προκλητικό κύμα έκρηξης, το οποίο απλώνεται προς όλες τις κατευθύνσεις, για να παρέχει στο υποβρύχιο μια συγκεκριμένη κατεύθυνση οδηγώ.
Η λύση περιλαμβάνει την εκκένωση μικροσκοπικών σφαιρικών σωματιδίων μετάλλου και την εφαρμογή της δύναμης έκρηξης σε αυτά. Όταν τα μεταλλικά σωματίδια φεύγουν από το ένα άκρο του υποβρυχίου, μαζί με τον παλμό λέιζερ, το υποβρύχιο όχημα ωθείται προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Ένα άλλο χαρακτηριστικό αυτής της τεχνολογίας είναι ότι μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε υποβρύχια οπλικά συστήματα για να αυξήσει σημαντικά το υποβρύχιο βεληνεκές βλημάτων, υποβρύχιων βλημάτων ή τορπιλών δημιουργώντας το φαινόμενο της υπερσπηλαίωσης.
Η επιφάνεια ενός υποβρυχίου που χρησιμοποιεί αυτή την τεχνολογία θα καλύπτεται με εξαιρετικά λεπτές, εξαιρετικά λεπτές οπτικές ίνες, η καθεμία πιο λεπτή από μια ανθρώπινη τρίχα, οι οποίες θα μπορούσαν να εκπέμπουν λέιζερ, είπαν οι μηχανικοί σε πρόσφατη εργασία που δημοσιεύτηκε στο κινεζικό περιοδικό Acta Optica Sinica.
Προκλήσεις και μελλοντικές εφαρμογές
Ωστόσο, παρά την αξιοσημείωτη αυτή πρόοδο, υπάρχουν ακόμη ορισμένες προκλήσεις που βρίσκονται μπροστά μας πριν η τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί πλήρως σε στρατιωτικά υποβρύχια. Αυτά περιλαμβάνουν τον τρόπο αποτελεσματικής διαχείρισης της θερμότητας που παράγεται από τα λέιζερ, διασφαλίζοντας την ανθεκτικότητα της οπτικής ίνας σε ακραία περιβάλλοντα βαθέων υδάτων και πώς να ενσωματωθεί απρόσκοπτα αυτό το σύστημα με τις υπάρχουσες υποβρύχιες δομές, όπως τα ανηχοϊκά πλακίδια.
Επιπλέον, για τα υποβρύχια stealth, ενώ η τεχνολογία λέιζερ είναι σε θέση να εξαλείψει τον θόρυβο που δημιουργείται από μηχανικούς κραδασμούς, οι ίδιες οι φυσαλίδες σπηλαίωσης μπορεί να δημιουργήσουν μη αμελητέο ακουστικό θόρυβο. Αυτό θα μπορούσε να καταστήσει το υποβρύχιο προφανή στόχο για σόναρ, εγείροντας ερωτήματα σχετικά με τη βιωσιμότητα αυτής της τεχνολογίας για στρατιωτικές εφαρμογές.
Ωστόσο, ακόμη και με αυτές τις προκλήσεις, οι μη στρατιωτικές προοπτικές της τεχνολογίας παραμένουν ελπιδοφόρες. Αναμένεται να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο τροφοδοτούνται τα πλοία, συμβάλλοντας σε πιο πράσινα και αποτελεσματικά θαλάσσια ταξίδια. Με τις συνεχείς προσπάθειες των ερευνητών και τη συνεχή βελτίωση της τεχνολογίας, έχουμε λόγους να πιστεύουμε ότι το σύστημα πρόωσης λέιζερ θα επιφέρει ριζική αλλαγή στην τεχνολογία των υποβρυχίων στο εγγύς μέλλον.