Znajdź zawartość

Fatima Ebrahimi, fizyk z Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) jest autorką nowej koncepcji napędu rakietowego, dzięki któremu astronauci mogli by dotrzeć do zewnętrznych planet Układu Słonecznego. Jej pomysł polega na przyspieszaniu cząstek plazmy za pomocą pola magnetycznego i wykorzystaniu ich do napędzania pojazdu kosmicznego. Wpadłam na ten pomysł w 2017 roku, gdy siedziałam przy biurku i myślałam o podobieństwach pomiędzy gazami wydobywającymi się z rury wydechowej samochodu, a szybko poruszającymi się cząstkami generowanymi w National Spherical Torus Experiment (NSTX). Podczas pracy tokamak ten generuje magnetyczne bąble, zwane plazmoidami, które poruszają się z prędkością około 20 km/s. Dla mnie wyglądało to na odrzut, mówi uczona. Obecnie opracowywane silniki plazmowe wykorzystują pole elektryczne do przyspieszania cząstek. Są one w stanie wygenerować niski impuls specyficzny, czyli cząstki o niedużej prędkości. Obliczenia i symulacje komputerowe wykonane w National Energy Research Scientific Computing Center wykazały, że napędy plazmowe opisane przez Ebrahimi mogą wyrzucać gazy z prędkością setek kilometrów na sekundę. To 10-krotnie szybciej niż obecnie stosowane napędy. A im większą prędkość osiągniemy na początku podróży, tym szybciej dotrzemy do celu. Długodystansowe podróże kosmiczne mogą trwać miesiącami lub latami, gdyż impuls specyficznych rakiet o napędzie chemicznym jest bardzo niski, przez co pojazd wolno się rozpędza, mówi Ebrahimi. Jeśli jednak wykorzystamy napędy wykorzystujące zjawisko rekoneksji magnetycznej, będziemy w stanie pokonywać większe odległości w krótszym czasie. Koncepcja Ebrahimi różni się od podobnych pomysłów trzema zasadniczymi elementami. Po pierwsze proponuje ona używanie większej liczby magnesów i zmiany siły pól magnetycznych, co pozwoli na precyzyjne dopasowywanie prędkości. Po drugie, jej napęd wykorzystuje zarówno cząstki plazmy jak i magnetyczne bąble, plazmoidy. Żaden inny podobny koncept nie postuluje ich wykorzystania. Po trzecie zaś, w przeciwieństwie do silników plazmowych wykorzystujących pole magnetyczne, silnik Ebrahimi pozwala na wykorzystanie ciężkich lub lekkich atomów. Dzięki temu można będzie dobrać napęd do założeń misji. Podczas gdy inne silniki plazmowe wymagają zastosowania ciężkich atomów, taki jak ksenon, w tej koncepcji może wykorzystać dowolny typ gazu, zapewnia uczona. Autorzy konkretnej misji mogliby np. wybrać gaz o lżejszych atomach, które poruszają się szybciej. Praca ta została zainspirowana moimi wcześniejszymi pracami nad fuzją jądrową. Jest pierwszą koncepcją zakładającą jednoczesne wykorzystanie plazmoidów i rekoneksji magnetycznej w napędzie w przestrzeni kosmicznej. Następnym krokiem będzie zbudowanie prototypu, mówi uczona. Ze szczegółami pomysłu Ebrahimi możemy zapoznać się na łamach Journal of Plasma Physics. « powrót do artykułu