Germania testează un motor cu plasmă capabil să utilizeze aerul rarefiat din atmosfera superioară a Pământului, relatează publicația El Confidencial. Este o tehnologie care ar putea menține sateliții pe orbită fără a se baza pe combustibil convențional, adaugă sursa citată.
Motorul este creația unui cercetător de la Universitatea din Stuttgart, care urmărește să dezvolte o metodă de a menține sateliții pe orbite terestre foarte joase pentru perioade lungi de timp.
Sistemul, descris de Francesco Romano în teza sa de doctorat disponibilă, încearcă să rezolve una dintre principalele probleme ale acestor misiuni: rezistența atmosferică forțează corecții continue ale orbitei și, în cele din urmă, epuizează combustibilul.
Noua abordare se bazează pe așa numita paradigmă a propulsiei electrice care "absoarbe atmosfera": în loc să transporte tot propulsorul de la sol, o admisie situată în partea din față a vehiculului spațial captează puținele molecule prezente la altitudini între 100 și 450 km. Acest gaz intră apoi într-un propulsor electric, unde este transformat în plasmă și expulzat cu viteză mare pentru a genera propulsie.
Metoda permite inclusiv utilizarea particulelor responsabile de rezistența la înaintare, care fac ca satelitul să piardă altitudine.
Ce provocări întâmpină noua tehnologie
Provocarea constă în faptul că acest aer rarefiat de la înălțimi mari nu este compatibil cu un motor convențional. La aceste altitudini, apare oxigenul atomic, generat sub acțiunea radiațiilor ultraviolete. Capacitatea sa oxidantă ridicată poate degrada electrozii, grilele și catozii.
Pentru a aborda această problemă, Romano a propus un propulsor helicon cu radiofrecvență, fără contact și fără neutralizator. Acest design renunță la unele dintre componentele cele mai vulnerabile în aceste condiții și adaptează dispozitivul la o atmosferă în care densitatea fluctuează în funcție de latitudine, de ciclul zi-noapte și de activitatea solară.
O admisie care captează peste 94% din aerul rarefiat
Cercetătorul a testat trei sisteme diferite pentru a introduce acest gaz extrem de rarefiat în propulsor. Cel mai eficient design s-a dovedit o admisie de tip oglindă cu geometrie parabolică, acoperită cu grafit sau dioxid de siliciu pentru a direcționa particulele spre interior. În testele cu oxigen atomic, argon și azot, s-a atins o eficiență de captare de aproape 94,3%.
Chiar și atunci când dispozitivul a fost înclinat cu 15 grade față de flux, eficiența a scăzut cu doar opt puncte procentuale, o marjă semnificativă pentru un satelit care nu menține o orientare perfectă.
Motorul în sine folosește o soluție inspirată de echipamentele medicale de imagistică prin rezonanță magnetică (IRM. O antenă de tip colivie transferă energia de radiofrecvență către plasmă, în timp ce un solenoid generează câmpul magnetic care ghidează jetul spre ieșire.
Conform testelor descrise în teză, aproximativ 99% din energia electrică furnizată a ajuns la propulsor. Testele efectuate într-o cameră cu vid au menținut cu succes fluxuri stabile de plasmă cu o puetere de radiofrecvență de doar 50-60 W.
Cu noua tehnologie, sateliții s-ar putea menține pe orbită fără motoare clasice de corecție cu combustibil chimic
Calculele ulterioare indică faptul că această arhitectură ar putea susține continuu un satelit între 190 și 250 km deasupra Pământului, consumând mai puțin de 1,6 kW de energie, care ar putea fi furnizată de panouri solare convenționale.
Romano a aplicat modelul chiar și satelitului GOCE, a cărui misiune s-a încheiat după epuizarea xenonului, și a studiat, de asemenea, potențiala sa utilizare în jurul planetei Marte, unde ar putea profita de atmosfera bogată în dioxid de carbon la altitudini cuprinse între 120 și 160 km.
Tehnologia se află în faza experimentală: testele demonstrează funcționalitatea în laborator, dar trebuie, totuși, verificat dacă un motor cu plasmă alimentat exclusiv de atmosfera subțire poate menține o navă spațială reală pe orbită pentru o misiune extinsă.
