Štutgarto universitete išbandytas atmosferos molekulėmis varomas plazminis variklis
Štutgarto universiteto tyrėjas Francesco Romano surinko ir išbandė plazminį variklį, kuriam nereikia ksenono. Kaip kurą jis naudoja tas pačias atmosferos molekules, kurios labai žemoje orbitoje stabdo palydovą.
Darbas paskelbtas kaip daktaro disertacija, o išankstinis straipsnio variantas įkeltas į arXiv.
Labai žema orbita, maždaug 100-450 km aukštyje, laikoma patrauklia dėl kelių priežasčių: kameros gali fiksuoti detalesnį vaizdą, ryšiui ir radarui reikia mažiau galios, o nebeveikiančius aparatus atmosfera galiausiai pašalina pati. Tačiau tokioje orbitoje variklis turi nuolat kompensuoti oro pasipriešinimą.
ESA palydovas GOCE 224-300 km aukštyje veikė nuo 2009 iki 2013 metų, kol baigėsi ksenonas. Po to jis nukrito.
Pagrindinė kliūtis atmosferą naudojančiam varikliui yra atominis deguonis. Ultravioletinė spinduliuotė suskaido O2 į pavienius reaktyvius atomus, kurie ardo elektrodus, greitinimo tinklelius ir ypač neutralizatoriaus katodus. Be neutralizatoriaus aparatas įsielektrina ir ima traukti atgal ką tik išmestus jonus, todėl trauka išnyksta.
Dėl to Romano sukūrė radijo dažnio helikoninį variklį be elektrodų ir visai be neutralizatoriaus. Solenoidas aplink kamerą išstumia kvazineutralų srautą, kuriame yra ir teigiamų, ir neigiamų dalelių.
Jis išbandė tris įsiurbimo įrenginio variantus: molekules sulaikantį piltuvo tipo gaudytuvą, kompaktišką šešiakampį iš titano lydinio su danga ir veidrodinį parabolinį reflektorių iš grafito arba silicio dioksido. Geriausiai pasirodė veidrodinis variantas: jis sulaikė 94,3 proc. dalelių, o efektyvumas, esant 15 laipsnių posvyriui, sumažėjo tik 8 proc.
Iškrovos antenai Romano pritaikė medicinoje naudojamą „birdcage“ tipo konstrukciją, kaip MRT sistemose. Ji į variklį perduoda 99 proc. tiekiamos galios.
Vakuuminėje kameroje su dirbtiniu atominio deguonies, argono ir azoto mišiniu plazma stabiliai veikė esant 50-60 W galiai.
Pagal skaičiavimus, toks aparatas galėtų neribotai išsilaikyti 190-250 km aukštyje, sunaudodamas mažiau nei 1,6 kW. Šaltinio teigimu, tai atitinka įprastų saulės baterijų galimybes.
Marsui, kur atmosferoje vyrauja anglies dioksidas, skaičiavimai rodo dar žemesnę ribą – 120-160 km. Tai gerokai mažiau nei dabartinių orbitinių aparatų aukštis.
Pati idėja nėra nauja: oru kvėpuojantis joninis variklis buvo aprašytas dar 1995 metų MIT magistro darbe. Nauja šiuo atveju yra veikianti įsiurbimo sistemos ir variklio sąranka, kuri atlaikė bandymus vakuuminėje kameroje.
Ar ši koncepcija bus išplėtota iki realios misijos, kol kas neaišku. Redwire anksčiau apie tokią idėją yra sakiusi, kad ji „pradeda skambėti kaip amžinasis variklis“.
