Суть её заключается… нет, не в мощном лазере, который толкает корабль вперёд, а в лазерном «поводке», который разогревает рабочее тело (обычно это простой воздух), сообщая с помощью этого процесса летательному аппарату кинетическую энергию. Основные составляющие — это наземная лазерная установка, обычно газовый лазер (Lightcraft Technologies использовала углекислотный), зеркала, фокусирующие лазер на рабочем теле, камера всаса, потребляющая атмосферный воздух, ну и традиционный химический двигатель для полёта в разрежённых слоях атмосферы. Однако в любом случае топлива для этого химического двигателя потребуется гораздо меньше.
Выглядит запуск так: корабль получает стартовый толчок, после чего включается лазер, пульсирующий с частотой примерно 25 Гц. С помощью фокусирующих зеркал воздух в рабочей камере разогревается до температур свыше 10000 градусов Цельсия, при которых он переходит в плазменное состояние.
Для реальных полётов конструкция достаточно фантастическая: нужны термостойкие материалы, с которыми всё не так хорошо, как хотелось бы, кроме того, нужны огромные мощности. Для запуска спутника весом 1 кг на низкую околоземную орбиту потребуется лазер в 1 мегаватт. С другой стороны, этим можно относительно дёшево запускать наверх крошечные аппараты. В общем, простора для воображения много.
Если спуститься с небес на землю и не вдаваться в философские бессмысленные проекты вроде космического фонтана (высоченной башни, постоянно находящейся в движении) или астроинженерные невозможные сооружения вроде опоясывающей Землю по экватору небесную эстакаду, на сегодня это единственный массово эксплуатирующийся (и, собственно, вообще единственный существующий) способ доставки грузов на орбиту.
При этом, как ни странно, в космической фантастике его не любят. Как правило, процедура взлёта там вообще описывается отстранённо, без подробностей, да и те если есть, ничего не говорят читателю. В целом это правильный ход: если автор пишет космооперу, меньше всего ему нужно ограничивать себя реальностью. В конце концов, у него в сюжете главное — это пиу-пиу, бах-бах, бдыщ и бух, ну и немного ох, ах и а-а-ах. Даже в твёрдой НФ это не так важно: скажем, концепт «Эдема» или «Соляриса» вообще никак не зависит от того, каким образом взлетают там корабли. Книга — о другом.
Но мы сейчас о реальности. А здесь, увы, альтернатив ракетам с химическими двигателями нет.
Концепт очень прост: есть большая ракета, битком набитая топливом, и есть маленький кораблик, который доставляется на орбиту с помощью этой ракеты. Основной принцип не менялся с 1957 года, единственное критически важное обновление — это появление многоразовых первых ступеней.
Как происходит запуск? Лучше один раз увидеть, чем миллиард раз прочитать, так что так что просто зайдите на ютуб и посмотрите запись запуска одной из ракет SpaceX: https://www.youtube.com/watch?v=mp0TW8vkCLg
Несложно увидеть, что орбиты ракета достигает всего за несколько минут. Ступени, израсходовавшие топливо, отделяются, чтобы облегчить всю систему — в авиации и космонавтике важен каждый грамм. В результате из многотонной ракеты вершины достигает лишь небольшая часть, всё остальное — это топливо и конструкции первых ступеней.
Насколько это эффективно экономически? Это зависит от ракеты, широты расположения космодрома (оптимальная — экватор), много от чего. Вот краткая сравнительная таблица (вывод на низкую околоземную орбиту):
Тут нужно кое-что пояснить. Да, запуск тяжёлой ракеты эффективнее в плане удельной цены. Зато общая стоимость запуска Electron предполагается в районе 5 миллионов долларов, а Фалькона — 60. Почувствуйте разницу: это примерно как грузовое такси-газелька и фура. Вторая, конечно, эффективнее, но если вам надо отвезти один-единственный холодильник, вы только зря потратите кучу денег.
И хотя из КПД жидкостного реактивного двигателя уже выжали все соки, отрасль всё равно развивается. Например, сейчас идёт постепенный переход от одноразовых ракет к многоразовым — «Фальконы» уже летали на использованных первых ступенях, что значительно удешевляет запуск. И есть ещё такие штуки, как космопланы и космолёты.
Самый банальный пример — «Спейс Шаттл». Сейчас модно рассуждать о том, что программа шаттлов себя не оправдала, что деньги вылетели в трубу и так далее, но, вообще говоря, это не совсем верно. Да, полёты обходились куда дороже запуска обычного беспилотного корабля ($775 000 000) — но зато шаттлы могли полноценно маневрировать на орбите, выводить туда целую команду космонавтов и выполнять задачи, которые были не под силу ни одному другому кораблю. Например, обслуживать «Хаббл». Поэтому неудивительно, что интерес к ним не угас и, хотя шаттлы отлетали своё, разрабатываются новые проекты.