Nowy silnik zawiezie na Marsa w trzy tygodnie. Kiedy oferty w biurach podróży?

Niejeden wynalazca był przekonany, że opracowany przez niego silnik jest tak doskonały, że właściwie łamie prawa fizyki. Zawsze jednak okazywało się, że prawa fizyki kończyły zasadniczo nietknięte. Tym razem mamy do czynienia z innowacyjnym silnikiem, który opiera się na zjawisku fizycznym obserwowanym zarówno na Słońcu, jak i w otoczeniu Ziemi. 

Ów silnik miałby wykorzystywać pola magnetyczne do wyrzucania cząstek plazmy z dyszy silnika, generując przy tym ciąg zgodnie z zasadą zachowania pędu. Podobne silniki już od dawna napędzają sondy kosmiczne, aczkolwiek do przyspieszania plazmy wykorzystują pole elektryczne, a nie magnetyczne. 

Prawdziwa innowacja leży jednak gdzie indziej. Silnik opracowany przez Fatimę Ebrahimi z Laboratorium Fizyki Plazmy na Princeton (PPPL) do przyspieszania cząstek plazmy wykorzystuje zjawisko rekoneksji magnetycznej, w którym linie pola magnetycznego przecinają się, gwałtownie rozdzielają, aby ponownie się ze sobą połączyć, uwalniając przy tym ogromne ilości energii. Na Ziemi zjawisko rekoneksji wywoływane jest w tzw. tokamakach. 

W procesie rekoneksji powstają także plazmoidy, swoiste skupiska plazmy, które następnie wyrzucane są z ogromną prędkością. W tokamakach fizycy wytwarzają plazmoidy przemieszczające się z prędkością 20 km/s. Ich wykorzystanie może pozwolić na uzyskanie dużej siły ciągu.  

Obecnie wykorzystywane silniki plazmowe generujące ciąg za pomocą pola elektrycznego, choć są niezwykle wydajne i mogą pracować bez wytchnienia przez bardzo długi czas, to generują bardzo niski ciąg. Przykładem może być silnik jonowy napędzający sondę Dawn, która odwiedziła planetę karłowatą Ceres. Choć był on w stanie rozpędzać sondę bezustannie przez wiele miesięcy, to jej siła ciągu wynosiła zaledwie 0,5 newtona, czyli mniej więcej tyle, ile wynosi nacisk kartki papieru położonej na otwartej dłoni. Owszem ciąg niewielki, ale po 10 000 godzin bezustannej pracy jest on w stanie rozpędzić sondę do prędkości rzędu 110 000 km/h. 

O ile w przypadku automatycznych sond kosmicznych jest to wynik jak najbardziej zadowalający, to już w przypadku misji załogowych, taki silnik nie przyda się do niczego, wszak załoga statku nie ma kilku lat na to, aby powolnie się rozpędzać, niezależnie od tego, co byłoby celem podróży.

Symulacje przeprowadzone na superkomputerach PPPL wskazują, że silnik plazmowy bazujący na polu magnetycznym oraz na rekoneksji magnetycznej może generować znacznie większy ciąg, przez co teoretycznie byłby w stanie skrócić czas podróży na Marsa nawet dziesięciokrotnie.  Co więcej, manipulując polami magnetycznymi, załoga statku posiadałaby pełną kontrolę nad siłą ciągu. 

Jak zauważa Ebrahimi, dotychczas rekoneksja magnetyczna czy plazmoidy, stanowiły temat rozmów astrofizyków czy heliofizyków. Teraz po raz pierwszy zaproponowano je jako źródło napędu dla statków kosmicznych.  

Nie pozostało zatem nic innego niż tylko zbudować prototyp.

Podobał Ci się tekst? Polub go lub podziel się nim na Facebooku.