Podczas naszego dążenia do eksploracji poza pobliskimi planetami i gwiazdami tradycyjne silniki kosmiczne, choć udowodnione, oferują ograniczone możliwości misji dłużej poza naszą bezpośrednią kosmiczną okolicą. Ograniczenia tradycyjnych układów napędowych, zakorzenionych w ich zależności od procesów chemicznych i ograniczonym oszczędności paliwowym, stają się coraz bardziej widoczne, gdy rozważamy ustanowienie kolonii na odległych planetach i ciałach niebiańskich.

Nowe badanie przeprowadzone przez dr Floriana Neukart z Leiden Institute of Advanced Computer Science przedstawia przełom w technologii napędu, która może dramatycznie zmienić sposób, w jaki podróżujemy w kosmos. Ich opracowanie magnetycznego napędu plazmowego (MFPD), jak szczegółowo opisano w American Journal of Engineering and Applied Sciences, prezentuje metodę, która znacznie zwiększa ciąg i poprawia oszczędność paliwa w przypadku podróży przestrzeni na duże odległości.

Dzisiejsze silniki rakietowe, które są przede wszystkim chemiczne, stoją przed wyzwaniami, jeśli chodzi o misje głębinowe. Systemy te zużywają dużo paliwa i oferują tylko ograniczony ciąg, dzięki czemu są mniej odpowiednie na rozległe odległości przestrzeni poza naszym układem słonecznym.

Nowo zaproponowany MFPD jest przełomem w napędu przestrzeni, wykorzystując ogromny potencjał energetyczny fuzji jądrowej – ten sam potężny proces, który napędza słońce – do wygenerowania ruchu. System ten obejmuje manipulowanie plazmą, bardzo gorącym, naładowanym stanem materii, przy użyciu pól magnetycznych do tworzenia potężnego ciągu.

„Sprzedaż w podróży wymaga systemów napędowych, które mogą zapewnić trwały ciąg i doskonałą oszczędność paliwa przez długi czas”, powiedział dr Florian Neukart. „MFPD jest pod tym względem znaczącym krokiem naprzód, wykorzystując ogromny potencjał energetyczny fuzji jądrowej. Wykorzystując ograniczenie magnetyczne w celu wytwarzania i przyspieszania wysokoenergetycznego osocza, MFPD oferuje metodę napędu, która przewyższa tradycyjne rakiety chemiczne zarówno w zakresie oparcia, jak i zużycia paliwa. W przeciwieństwie do innych napędów fuzji, MFPD stosuje unikalne podejście do ograniczenia magnetycznego i przyspieszenia w osoczu, co powoduje bardziej skuteczny napęd. Ponadto MFPD zapewnia możliwość podwójnego zastosowania poprzez wytwarzanie elektryczności pokładowej, co dodatkowo zwiększa ogólną wydajność i funkcjonalność statku kosmicznego. Ta technologia pozwoli na eksplorację przestrzeni głębokiej, umożliwiając dłuższe i bardziej ambitne misje z wydajnością. ”

Naukowcy podkreślili, w jaki sposób ten nowy napęd może utrzymać spójną wydajność w długich misjach, co stanowi krytyczną przewagę dla potencjalnych podróży do odległych planet lub nawet innych systemów gwiazd. Ich porównania z istniejącą technologią wskazują, że MFPD może pewnego dnia pomóc statkom kosmicznego w podróżowaniu dalej i szybciej podczas oszczędzania paliwa.

Ponadto zespół badawczy dokładnie zbadał, jak kontrolować i kierować plazmą w celu uzyskania niezbędnego ciągu napędu. Obejmuje to stosowanie pól magnetycznych w wyrafinowane sposoby prowadzenia i stabilizacji plazmy, zapewniając, że można go skutecznie wykorzystać do napędzania statku kosmicznego. „Wykorzystując ograniczenie magnetyczne w celu produkcji i przyspieszenia wysokowydajnego osocza, MFPD oferuje metodę napędu, która przewyższa tradycyjne rakiety chemiczne zarówno w oparciu, jak i oszczędności paliwowej”, wyjaśnił dr Florian Neukart. „W przeciwieństwie do innych napędów fusion, MFPD stosuje unikalne podejście do ograniczenia magnetycznego i przyspieszenia w osoczu, co powoduje bardziej skuteczny napęd. Ponadto MFPD zapewnia możliwość podwójnego zastosowania poprzez wytwarzanie elektryczności pokładowej, co dodatkowo zwiększa ogólną wydajność i funkcjonalność statku kosmicznego. Ta innowacyjna technologia jest gotowa zrewolucjonizować nasze podejście do eksploracji kosmosu, umożliwiając dłuższe i bardziej ambitne misje o bezprecedensowej wydajności. ”

Pomimo znacznego postępu przez Neukarta i jego zespołu, wciąż istnieją techniczne przeszkody, takie jak doskonalenie kontroli plazmy i rozwijające się materiały, które mogą wytrzymać ekstremalne warunki w napędzie. „Nasze przyszłe wysiłki koncentrują się na dalszym udoskonaleniu technologii, skalowaniu jej i przeprowadzaniu lotów testowych w celu potwierdzenia, że ​​nasze modele teoretyczne działają w praktyce” – dodał dr Neukart.

Udane zastosowanie napędu magnetycznego fuzji plazmy stanowi przełomowy krok naprzód w technologii eksploracji przestrzeni. W miarę rozwoju badań w zakresie praktycznego wdrażania może otworzyć nowe możliwości osiągnięcia daleko poza nasze obecne horyzonty w podróżach kosmicznych.

Referencje dziennika

Neukart, Florian i in. „Magnetyczne napęd plazmowy fuzji”. American Journal of Engineering and Applied Sciences (2024): 70-91. Doi: https://doi.org/10.3844/ajassp.2024.70.91

O autorze

Prof. Dr. Florian Neukart Zbudował reputację lidera i praktyka zaawansowanego technologii oraz doradcy innowacji i przyszłej technologii. Jest w Radzie powierniczej Międzynarodowej Fundacji Sztucznej Inteligencji i Komputerów kwantowych, specjalnym doradcą Quantum Strategy Institute, na pokładzie Advisors of Ki Park, współistniejącą krajową mapę niemiecką na temat obliczeń kwantowych, w Radzie Doradczej Quantum.tech.Tech, i był członkiem Światowej Rady Forum Ekonomicznego.

Przed dołączeniem do Terra Quantum AG w 2021 r. Przez 11 lat pracował w Volkswagen Group na różnych stanowiskach, przyjmując odpowiedzialność za dyrektora laboratorium innowacji w Monachium i San Francisco. Poprzedzając swoją karierę w Volkswagen, zajmował różne stanowiska zarządzania i badawcze w branży, środowisku akademickim i konsultantami. Florian studiował informatykę, fizykę i technologię informacyjną, utrzymując stopnie magistra i dyplomy w tych dziedzinach, a także doktorat. W informatyce koncentrując się na skrzyżowaniu sztucznej inteligencji i obliczeń kwantowych.

Postępuje w nauczaniu akademickim, pracując jako asystent profesora w Leiden Institute of Advanced Computer Science Teaching Computing. Napisał książki o sztucznej inteligencji i energii, zredagował książkę na temat obliczeń kwantowych i opublikował ponad 90 artykułów na temat obliczeń kwantowych i różnych innych tematów, od nauki materiałowej po pojazdy samobieżne.