Amerykańska firma skonstruowała nowy silnik do rakiet kosmicznych

Silnik rakietowy na czwarty stan skupienia

Inżynierowie z firmy Howe Industries zaprojektowali i zbudowali pierwszy na świecie silnik, który nie jest napędzany ani paliwem stałym, ani elektrycznym, płynnym czy gazowym. Czym w takim razie?

Koncepcja silnika plazmowego została zaproponowana przez radzieckich naukowców już w latach 60. XX wieku. Po raz pierwszy został on wykorzystany w sondzie Zond 2. Służył on jednak wyłącznie do celów manewrowych. Nie był więc wykorzystywany jako główny napęd. Przez kolejne lata uczeni usiłowali rozwinąć koncepcję zastosowania tego rodzaju silnika jako głównego w rakietach. Teraz zrobili potężny krok naprzód.

Firma Howe Industries opracowała silnik plazmowy mający być wykorzystywany do eksploracji kosmosu. Jest on szczególnie godny uwagi w kontekście podróży kosmicznych, a dokładniej eksploracji Marsa. Silnik plazmowy może być wykorzystywany w szybkich transportach na Marsa, z perspektywą podróży trwającej zaledwie dwa miesiące. To ogromne przyspieszenie w porównaniu do obecnie stosowanych napędów chemicznych, które umożliwiają podróż na Czerwoną Planetę w czasie około sześciu miesięcy.

Skonstruowany przez Howe Industries silnik oparty jest na koncepcji znanej jako Pulsed Plasma Rocket (ang. pulsacyjny silnik plazmowy, PPR). Zapewnia on zarówno wysoką siłę ciągu, jak i wysoki impuls właściwy. Te dwie wartości są kluczowe dla wydajniejszych i szybszych podróży kosmicznych.

Polecamy: Ruch raeliański: naukowcy przybyli z kosmosu

Nowy silnik do rakiet kosmicznych i jego osiągi

Konkretne osiągi PPR to możliwość generowania ciągu do 100 000 niutonów i impulsu właściwego na poziomie 5000 sekund. Dla porównania typowe rakiety chemiczne używane obecnie mają impuls właściwy wynoszący około 300 sekund.

Silnik plazmowy skonstruowany przez Howe Industries działa na zasadzie wykorzystania plazmy do generowania ciągu. W pierwszej fazie specjalny gaz jest podgrzewany do bardzo wysokiej temperatury, co powoduje, że jego cząsteczki rozpadają się na elektrony i jony. Ten stan materii nazywamy właśnie plazmą.

Następnie silnik generuje energię w postaci krótkich, ale potężnych wybuchów, które są w pełni kontrolowane i powtarzane w określonych odstępach czasu. To właśnie te „pulsacje” nadają nazwę silnikowi. Każdy taki wybuch to gwałtowny wyrzut plazmy. W kolejnym etapie rozprężająca się plazma jest sterowana przez pole magnetyczne, które nadaje jej odpowiedni kierunek i prędkość. Po czym przyspieszana jest do bardzo dużych prędkości.

Kiedy plazma wydostaje się z silnika, wytwarza siłę ciągu, która popycha statek kosmiczny do przodu. Dzięki temu, że plazma jest bardzo lekka, ale porusza się z ogromną prędkością, silnik może generować dużą siłę ciągu przy stosunkowo niewielkim zużyciu paliwa.

Zalety silników PPR. Skrócenie podróży na Marsa to nie wszystko

Skrócenie czasu podróży na Czerwoną Planetę to nie jedyna zaleta silników PPR. Dlaczego jednak jest to najbardziej istotny walor nowego typu napędu? Przebywanie sześciu (lub więcej) miesięcy w przestrzeni kosmicznej naraża ludzi na szereg problemów, przede wszystkim fizycznych, ale także psychicznych.

Wystawienie astronautów na tak długie działanie promieniowania kosmicznego może wywołać u nich nowotwory i inne choroby. Statek kosmiczny o klasycznym napędzie będzie musiał mieć zatem dodatkowe osłony, które zapewnią ochronę załodze. To nie tylko wpłynie na koszty misji, ale także na jej czas. Podczas tak długiej podróży ludzie będą przebywali ze sobą w małej przestrzeni, co może mieć istotny wpływ na zdrowie psychiczne załogi. Skrócenie czasu lotu na Marsa daje więc szansę na pokonanie tych przeszkód.

Silnik plazmowy nie tylko przyspieszy lot na Czerwoną Planetę, ale może być także wykorzystany do innych celów. Między innymi do kosmicznego górnictwa, którym coraz poważniej interesuje się więcej firm. Skrócenie czasu dotarcia do asteroid bogatych w złoża przyspieszy rozwój tej branży. Nie można zapominać także o skróceniu lotów na inne planety i obiekty Układu Słonecznego, co przyspieszy poszerzanie naszej wiedzy na temat kosmicznego sąsiedztwa.

Polecamy: Ekologia w kosmosie. Europa stawia na satelity zeroemisyjne